新物理下的轻子味道破坏过程的研究

摘要

作为一种探索超出标准模型的新物理的理论工具，对轻子味道破坏过程的研究一直被给予很大的关注。轻子味道破坏过程的寻找始自μ轻子被视为单独的粒子的上世纪40年代，直到现在。标准模型中轻子味道破坏过程的衰变分支比由于极小的中微子质量而被压低，很难在当前或未来的实验上观测到。但是，在很多标准模型扩展的新物理中，轻子味道破坏过程的分支比可以提升到当前实验的可测量范围内。从而，轻子味道破坏过程的研究成为寻找新物理的一种有效的途径。
　　考虑到实验上对μ→eγ，μ→3e和μ-e转换等过程的上限的限制，论文第二章在最小超对称模型及其Seesaw机制扩充的模型下研究了矢量介子的轻子味道破坏过程φ(ρ,ω，J/Ψ，Υ(1S))→eμ(μ(τ))。数值上存在不仅使μ→eγ，μ→3e和μ-e转换的预测值满足当前的实验限制，同时，衰变过程J/Ψ(Υ)→μ(τ)的预测值也能提升到当前或未来实验的可测范围的参数空间。因此，实验上寻找衰变过程J/Ψ（Υ）→μ(τ)是一种寻找超对称物理的有效途径。
　　考虑到实验上对μ-e转换过程的上限的限制，论文第三章在Unparticle模型下研究了e，μ为末态粒子的矢量介子的轻子味道破坏过程。在Unparticle模型中，矢量介子的轻子味道破坏衰变分支比同样依赖于维度du。假设一些Unparticle场与标准模型的粒子场的耦合系数相同的情况下，在维度3≤du≤4范围内，衰变过程Υ→eμ的分支比可以增强到当前或未来的实验可测范围，同时μ-e转换过程的预测值也满足当前的实验限制。
　　论文第四章在逆Seesaw扩展的标准模型下研究了μ-e转换，li→ljγ和li→3lj与轻的中微子混合矩阵(U)PMNS的非幺正性参数(η)=1-|Det((U)PMNS)|的关系。在区域10-17＜(η)＜10-5内，CR(μ-e，核子)和BR(μ→eγ)的最大值可以达到当前和未来的实验灵敏度。在区域10-10＜(η)＜10-5内，BR((τ)→e(μ)γ)，BR(μ→3e)和BR((τ)→3e(μ)）也可达到未来实验的灵敏度。同时，非幺正性参数(η)的大小依赖于Majorana矩阵Mμ的行列式的大小。因此轻子味道破坏过程的研究可以为验证中微子质量起源的Seesaw机制提供了可能。
　　最后，轻子味道破坏过程的研究是一种有效的寻找新物理的途径。