friedberg - 李政道对称性与中微子味结构
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Friedberg - 李政道对称性与中微子味结构. 邢志忠 高能所 2006 年 12 月 1 日. 发现宇称破坏 50 年 庆祝李先生 80 大寿. C.L. Cowan 和 F.J. Reines 首次探测到核反应堆发出的反电子中微子. 李政道 和 杨振宁 首次提出弱相互作用宇称对称性破坏的思想 ( 50 年纪念 ). 那谁和那谁在 1956. 笑傲江湖. 80岁生日. 指导性结论. 对称性是可以破坏的. 而且可能破坏得很大. 大幅度地破坏 Friedberg- 李政道对称性. 质量起源与味结构. 点. 弦. 基本粒子. Glashow 比喻. - PowerPoint PPT PresentationTRANSCRIPT
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Friedberg- 李政道对称性与中微子味结构
邢志忠
高能所
2006 年 12 月 1 日
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发现宇称破坏 50
年庆祝李先生 80 大寿
发现宇称破坏 50
年庆祝李先生 80 大寿
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那谁和那谁在 1956
C.L. Cowan 和 F.J. Reines 首次探测到核反应堆发出的反电子中微子
李政道和杨振宁首次提出弱相互作用宇称对称性破坏的思想 (50 年纪念 )
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笑傲江湖
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80 岁生日
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指导性结论
而且可能破坏得很大
对称性是可以破坏的
大幅度地破坏 Friedberg-李政道对称性
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质量起源与味结构质量起源与味结构
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基本粒子
点 弦
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质量起源 标准模型 : Higgs机制
Glashow
比喻
超对称 ??
Higgs粒子藏身何处 ?)()(),(),(),(SM HVGLHGLHfLGfLL
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质量谱
的确非常离谱 !
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与其他粒子的相互作用
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味对称性 ?
---- 相同的规范量子数 , 然而彼此不同
轻子或夸克的不同代之间是如何被区分的 ?
夸克质量很强的等级性和很小的味混合角 !---- 需要某种被排定的味结构
中微子极小的质量和轻子很大的味混合角 !或许隐含着某些味量子数 / 某种味对称性
Who ordered that? (I.I. Rabi)
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模型构造 很多尝试S3 , S4 , A4 , Z2 , U(1)F , SU(2)F , 等等
例一
Fritzsch, 邢 1996
例二
Harrison, Perkins, Scott 2002
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夸克味混合 Cabibbo (1963)-Kobayashi-Maskawa (1973) Matrix:
实验历史进程 : θ12 → θ23 → θ13 → δ
~13° ~2° ~0.2° ~65°
1963 1983 1990 2001
最小夸克混合角 θ13 是精确测量的转折点 , 尤其对研究 CP 破坏和新物理至关重要 .
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轻子味混合 Maki-Nakagawa-Sakata (1962) Matrix:
实验历史进程 : θ23 → θ12 → θ13 → δ/ρ/σ
~45° ~33° <10° ~???
1998 2001 20xx 20yy
最小轻子混合角 θ13 是精确测量的转折点 , 尤其对研究 CP 破坏和新物理至关重要 .
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F- 李对称性模型F- 李对称性模型
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李先生的新工作
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上周六
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新的味对称性
ee
ee
c
baLmass
Dirac 中微子质量算符 :
质量矩阵 :
e
eML )(
mass
acac
abab
cbcb
M
行列式 0321 mmm 一个中微子为零质量!
平移不变性 z
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加入对称性破缺项 :
)(
0
mass
eeee
ee
mc
baL
e
eML )(
mass
acmac
abamb
cbcbm
M
0
0
0
对角化 :
3
2
1
m
m
m
VMV
2cos0
2sin
0102
sin02
cos
2/13/16/1
2/13/16/1
03/16/2
V
对称性破坏
acb
bc
2)(
)(3tan
- 对称性破缺
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数值结果
0 2 4 6 8 1035.2
35.3
35.4
35.5
35.6
35.7
35.8
35.9
36
13
/
12
/
0 2 4 6 8 1036
38
40
42
44
46
48
50
52
54
13
/
23
/
θ13θ13
θ12 θ23
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新的对称性破缺方案新的对称性破缺方案
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动机
破坏 F- 李对称性但保证一个中微子的质量为零
罗舒 , 邢 : hep-ph/0611360 ( 昨天 )
Majorana 中微子
1906-2006
100 年纪念
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对称性破缺
行列式 0321 mmm 一个中微子为零质量!
Majorana 中微子质量算符 :
质量矩阵 :
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质量谱与味混合 01 m
eV102.5 22sun
2atm3
mmm
eV104.8 32sun2
mm
(a, b, c 为实的情形 )
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预言
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讨论
可以引入 CP 对称性破坏
可以与 seesaw 机制相结合
可以讨论 leptogenesis 机制可以拓展到夸克混合的情形
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theta_13 的重要性theta_13 的重要性
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味物理的核心问题
味混合 物质相互转化
质量 物质起源
CP 破坏
物质 - 反物质不对称
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物质 - 反物质不对称CP 破坏 : K 介子系统 /B 介子系统 / 强 CP 问题 /…
地球(人)
光年
1010
可观测宇宙 观测事实 :在可观测宇宙范围内没有发现反物质存在的迹象。今天的宇宙为何具有物质 -反物质不对称?
一个物质世界
Dirac 的思辨没有证据 或许存在另
一个由反物质组成的镜像世界 ?(1933)
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测量 theta_13 极为重要 所有的质量、味混合角和 CP 破坏位相参数目前不能被可靠预言,它们的数值只能依赖于实验测量;
更基本的味理论在可以预见的未来似乎不太可能出现,GUT 作为有限, SUSY 导致更复杂的味问题;
无论夸克还是轻子物理,关注最小混合角 θ13 是实验的关键转折点:实验从此进入精确测量阶段;
只有完成对最小混合角 θ13 的测量,才能开始实施至关重要的寻找轻子 /夸克 CP 破坏效应的实验;
只有在测量最小混合角 θ13 的阶段或者之后,才能实施至关重要的寻找各种可能的新物理的实验。
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大亚湾核电站 岭澳核电站
大亚湾
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大亚湾实验方案
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机遇与挑战
Muss es sein --- Does it have to be?
Es muss sein --- It does have to be!
非如此不可 ?非如此不可 !
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总结与展望 总结与展望
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问题 1: 中微子是 Dirac 粒子还是 Majorana 粒子? 问题 2: 中微子究竟有多少种 /代 /个?
问题 3: 中微子的绝对质量?
问题 4: 中微子的相对质量?
问题 5: 最小轻子混合角究竟有多小?
问题 6: 轻子 CP 对称性破坏?
问题 7: 中微子质量起源的动力学及其能标?…… 这些还只是粒子物理学家的很多基本问题中的一部
分 .中微子天文学、中微子宇宙学等领域也存在不少难题 .
问题
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超低能 ? 超高能 ? 超轻味 ? 超重味 ?
定位
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让历史…那什么…告诉未来 ?百亿年前中微子出世 ,
几十万年前人类出现 ,
五十年前测到中微子 .
歌德历史给予我们的最好的东西 就是它激起的热情
2012? (H. Murayama’s Prediction at Neutrino 06)
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李先生的期望