《粒子物理学教学讲义》9.1- 新物理.pdf

第九章 超出标准模型的新物理探索 第一节 更高电弱对称性的探寻 1．扩展的规范对称性的探寻 SU(2) x U(1) 的最小电弱统一理论取得了成就，但是也有许多 的缺点： •  电弱统一尺度和大统一及超大统一尺度差别太大 •  存在不自然的问题(hierarchy problem) •  很多参数(26) ，例如，12个费米子质量等，没有解释 •  有3个独立的规范耦合`常数g , g , g ，3个质量:W,Z,Higgs 1 2 s •  4个夸克混合参数，4个中微子混合参数，CP来源问题 48 1 •  人们又进一步探讨是否电弱统一相互作用的对称性 高于SU(2) x U(1)对称性，而这个更高对称性的规范 相互作用在低能时以SU(2) x U(1)规范相互作用为其 足够好的近似．主要研究过的有3类类型： (1) SU(2) x U(1) x U(1)模型； •  在SU(2) x U(1) x U(1)模型中将比SU(2) x U(1)模型多1 个中性的重规范玻色子Z’，很重，实验还不能发现。 只是简单扩充，没有解决参数多等问题 48 2 (2) SU(2) x SU(2) x U(1)模型 L R •  而在SU(2) x SU(2) x U(1)模型(左右对称模型，上 L R 帝不是左撇子) 中,则比SU(2) x U(1)模型多2个带电 ± 重规范玻色子W’ 和1个中性重规范玻色子Z’ 。这 ± 些新增加的中间玻色子的质量都将远重于W 粒子 和Z粒子。多一个SU(2)的对称性。 •  即使这样，在低能中性流弱相互作用过程中，还是 有可能通过精确的实验把它们鉴别开来 48 3 左右对称模型 最小SU(2) L x U(1)模型中，低能中性流弱相互作用的有效 Lagrangian为 µ L = 4 / 2G J J NC F µ 0 3 2 em 其中中性流(与Z 的耦合)为 J = J – sin θ J µ µ W µ 对于SU(2) x U(1) x U(1)和SU(2) x SU(2) x U(1)模型，有效 Lagrangian变为　 L = 4 / 2G !J J µ + CJ em J µem # NC F µ µ $ J em 为电磁流。 其中C是一个常数 µ C = D cos4 θW ， 对于SU(2) x U(1) x U(1)模型 48