文档介绍：辽宁师范大学
硕士学位论文
LHC对撞机上W玻色子对产生中的CP破坏效应研究
姓名:张健
申请学位级别:硕士
专业:粒子物理与原子核物理
指导教师:孙衍斌
2012-05
摘要描述基本粒子和基本相互作用的粒子物理标准模型非常成功地解释目前几乎所有粒子物理领域的实验,它是世纪物理学取得的最伟大成就之一。但该模型本身存在诸多问题,破坏就是其中的问题之一。标准模型中的问题分强问题和弱问题。强问题是指强相互作用拉氏量中描述强度的一个参数跟实验拟合给出其值小于一,相当于拉氏量中参数需要微调。弱问题是指夸克混合给出的破坏很小,远远解释不了宇宙中正反物质不对称现象。在标准模型下,破坏效应很小,所以为奇的可观测量对新物理非常敏感。因此,通过研究破坏问题,可以提供超出标准模型的新物理的迹象。新物理标度远大于电弱标度时,新物理在低能下的效应可以有效拉氏量来描述。该有效拉氏量是由一些只包含标准模型粒子的厄米的定域算符组成,而且其中的耦合常数都是实数。。首先构造出与该过程相关的为奇的可观测量,接着给出描述具有破坏的娣恫I幼韵嗷プ饔玫挠行Ю狭浚缓蟾隽薈F娴目观测量随破坏参数的变化,从而为相关物理的实验研究提供一定的理论指导。关键词:宰不行Ю璊氏量,破坏宰不蟇玻色子对产生中的破坏效应研究
甌甌,甌宰不蟇玻色子对产生中的破坏效应研究,一,—.:,.,瓼··剐虫瑃,
序言一直以来人们认为空间中的镜像是对称这个原理是真的,宇称也是守恒的,但是后来杨振宁和李政道提出了宇称是不守恒的,这一思想于年被吴健雄等人实验证实后,人们对物质世界的认识进入到了更深入层次的研究中,这个不对称的理论从此便打开了人类认识自然界规律的新的一页。日本的科学家南部阳一郎于年提出了对称性自发破缺理论,这是针对真空的对称性自发破缺理论。弱电统一理论,】是温伯格和萨拉姆于年提出的,他们也预言了传递弱相互作用的中间玻色子是有质量的,中性标量场的存在。弱电统一理论和量子色动力学合在一起被称为标准模型,浚曜寄P被科学家们认为是最好的描述弱相互作用、电磁相互作用和强相互作用的理论,它能够很好的解释基本粒子的性质和他们之间的相互作用,它预言的许多结论已被科学家们得到了证实,标准模型得出的理论值与实验得到的值符合得很好。但是同时它也有它的不足之处,如参数过多、太过平庸、等级问题等等,】,典型的问题是由于对称性自发破缺的作用,我们引入了自旋为零的I樱闹柿靠赡芎艽螅窃谀壳暗奶讲馄魃喜⒚挥泄鄄斓剿这个未知科学家们把它寄希望于辖饩觥畛破苹岛笕嗣侨衔5绾珊陀畛乒餐饔孟录碈鞘睾愕模珻睾憷砺一直也是被认为是正确的理论,直到年科学家⑾至在中性的樽铀ケ湮6喔鲐⒔樽拥墓讨蠧遣皇睾愕模庖恢卮蠓⑾质得他们获得了年的诺贝尔物理学奖】,从此对破坏的研究也得到了科学家们的广泛重视,目前破坏仍被人们认为是当今物理学的一个难题。李政道在《粒子物理学与场论》一书和一些文章中曾经提出过用来研究对称性破缺的模型,指出体系的拉格朗日量密度在变换下是不变的,但真空并不是不变的,这样就会有不守恒现象出现。年日本的两位科学家小林诚和益川敏英预言了第三代夸克的存在,这能很好的解释破坏的原因。他们提出了用壅卣罄创砜淇宋兜兰涞幕旌希卣笾械母聪辔灰蜃泳可以解释实验中观察到的破坏的原因。发现破坏效应的另一位有较大贡献的科学家是南部阳一郎,他它的南部一ɡ矶杂诮饩龆猿菩云迫蔽题有很大贡献,这三位日裔的科学家共同获得了年得诺贝尔物理学奖。根据相对论性量子场论,科学家们认为Ω檬鞘睾愕模堇哺隽酥っ鳎但是目前许多实验迹象都表明灿衅苹档目赡埽赜谄苹档奈侍饪梢运等是将来粒子物理学中将要面临的重要难题之一。在不考虑具体的新物理模型时,用有效拉氏量方法研究新物理在低能时的效应是很方便的。但前提是必须事先确定好低能有效理论的粒子谱和对称性。实际上,有效拉氏量中包含无穷多项,但这些项可以用疉进行展开,这里的蚔
——”帕笾慌皿,专觋一体鬎蠢计一佻螅——焕诶十石石十⋯切挛锢砟鼙辍R虼耍蹦芰吭对兜陀贏时,只需考虑有效拉氏量中的前几弱相互作用的费米理论,即通常所说的四费米子理论,或许是大家最为熟知的:有效理论之一。在标准模型中,两个费米子之间的带电流相互作用是用Ⅳ玻色子交换描述的。其中J窍嗷プ饔弥械亩孔R疲渤莆O嗷プ饔玫哪鼙辍F渲械膚传播子所以,。需要注意,当能量远小于I又柿渴保挥星凹赶畈庞薪洗蠊毕住F涫担饩褪费米理论中的四费米子相互作用。这里/以:/备谎灾衙姿姆衙鬃永砺劭梢匀衔J枪值重自由度后而自然得到的一个低能有效理论。当然该理论只有在能标远小于《,淌辈趴梢允褂谩T谝陨衔颐撬致鄣