文档介绍：探寻超出标准模型的新粒子
标准模型
超出标准模型
Higgs 粒子参与的相互作用
多 Higgs 粒子的情形
新的弱相互作用
新的强相互作用
超对称性
宇宙线物理和宇宙学给出的启示
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标准模型
微观粒子之间的基本相互作用是：SU(3) 色规范相互作用和 SU(2)  U (1)电弱相互作用，他们分别具有确定的规律并且具有确定的对称性。
微观物质由具有这些相互作用性质的 61 种粒子组成，它们是：光子、3 种弱相互作用的中间玻色子、8 种胶子、6 种轻子、6 种反轻子、18 种夸克、18 种反夸克、1 种中性的 Higgs 粒子。这些粒子的存在是与这些相互作用密切相关的。
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超出标准模型
超出标准模型的可能途径：
1。存在新的还没有观察到的相互作用，这种相互作用可能在现有实验范围内还观察不到它的显著效应；
2。微观物质世界具有新的对称性，这种对称性现在还没有被观察到，很可能是一种已经破缺了的对称性。
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Higgs 粒子参与的相互作用
如果 Higgs 粒子确实存在，虽然它可以参与和规范粒子的相互作用，但 Higgs 粒子的自作用，它和费米子的汤川相互作用，都已经超出标准模型的范围。
因此，和 Higgs 粒子参与的相互作用有关的物理是超出标准模型的物理。也就是说 Higgs 粒子参与的物理是超出标准模型的物理。
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Higgs 粒子作为相互作用的媒介粒子实现的物理过程是超出标准模型的物理过程。
首先要找到 Higgs 粒子，才能观测 Higgs 粒子参与的相互作用过程，探究与此相关的超出标准模型的物理。
在最小标准模型中认为自然界中只存在一种中性的 Higgs 粒子，这个粒子的性质已经比较清楚了。一旦这种粒子被发现，就可以在此基础上研究 Higgs 粒子作为相互作用的媒介粒子的物理过程。
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但是 Higgs 粒子可以不只是一种中性的，有可能存在几个中性的 Higgs 粒子，还可能有几个带电的 Higgs 粒子。
如果找到的 Higgs 粒子不仅是中性的，还可以有带电的，则 Higgs 粒子有关的物理将是一个丰富多彩的领域，这是一个与标准模型相近的超出标准模型的物理领域。
如果存在不止一种 Higgs 粒子，它们的质量并不相同，它们的运动行为也不相同。很可能其中一个中性的 Higgs 粒子质量最低，其它的质量比它高，甚至高一个数量级。
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多 Higgs 粒子的情形
几种可能的多 Higgs 粒子的情形：
H0, H’0, f0, f+, f-
H0, f0, f+, f-
H0, H’0, f0, f+, f-, f++, f--
其中第一种情形中 5 种 Higgs 粒子的质量没有直接的限制和约束。后 2 种情形中 H0 的质量较轻，其它的 Higgs 粒子质量至少要比 H0大一个量级。
这些重 Higgs 粒子质量很重，但衰变宽度很小，是窄宽度粒子，G/m ~ ，很小，这是有利于辨认的特征。
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现在实验上还没有发现 Higgs 粒子，实验给出中性 Higgs 粒子质量的下限为
m > GeV , CL = 95 %.
Higgs 粒子是极不稳定的粒子，它的衰变道很多，很难辨认。寻找 Higgs 粒子参与的物理过程是新物理的表现。考虑到Higgs 粒子的质量很大，实验上寻找Higgs 粒子，以及观测Higgs 粒子参与的过程，都需要很高能量的碰撞才能实现。在 LHC 上可以进行这些实验。
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新的弱相互作用
如果电弱相互作用实际上不是 SU(2) x U(1) 规范相互作用，而是更高对称性的规范相互作用，这就是引入了新的弱相互作用。过去研究得较多的几种更高对称性的情形是：
SU(2)L x U(1) x U(1)’, 增 Z’
SU(2)L x SU(2)R x U(1), 增 W+R, W-R, ZR
SU(3) x U(1). 增 5 个重规范粒子
新增加的规范粒子就是新的弱相互作用的媒介粒子。由于这些新增加的规范粒子比已知的 W，Z 重很多，在现在的能量范围内，新的弱相互作用的效应被弱相互作用所掩盖，导致新的弱相互作用一直没有被发现。
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如果有新的弱相互作用，就预言将存在并可以观察到多个新的规范玻色子和多个新增加的 Higgs 粒子。但这些新的规范玻色子和 Higg