“百人计划”在岗期间工作汇报.ppt

《“百人计划”在岗期间工作汇报.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《“百人计划”在岗期间工作汇报.ppt（45页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。

1、中微子质量与宇宙的物质-反物质不对称,邢志忠（高能所）,为什么存在，而不是不存在？,中微子之父,中微子理论之父,W. Pauli (1930): 概念提出 E. Fermi (1933): Beta衰变理论 E. Majorana (1937): 中微子的反粒子即其自身,中微子振荡之父,B. Pontecorvo (1957): 电子反电子中微子振荡 S. Sakata 等人 (1962): 电子Muon中微子振荡,中微子新贵,New Prize is Hopeful,R. Davis: 太阳中微子失踪探测 M. Koshiba: 超新星1987中微子探测,轻子谱与诺贝尔奖,(正电子: 理论预

2、言P.A.M. Dirac 1928; 实验发现C.D. Anderson 1932; 获奖 1936),花絮: 带电轻子的Sarma-邢“定理”,我本人的贡献: 将2114更正为2014，时间缩短了100年！,1995年底印度物理学家Sarma率先发现了“39-year gap”:,实验突破与后果,K2K加速器Muon中微子长基线振荡实验（E1.3 GeV, L250 km）。参数空间与Super-K的结果吻合。(02),突破之一: 大气中微子(Super-K1998),大气Muon中微子失踪， 主要转化成Tau中微子。 模型无关的间接证据与直接信号（见下图）。 天然中微子振荡得到人工中微子

3、振荡的支持。,C. Sagi/ICHEP04,C. Sagi/ICHEP04,太阳电子中微子失踪，主要转化为Muon中微子 。 与标准太阳模型无关的证据令人信服（见下图）。 天然中微子振荡得到人工中微子振荡支持: KamLAND反应堆反电子中微子振荡实验（E5 MeV, L180 km）。参数空间与SNO的结果吻合。(02),突破之二: 太阳中微子(SNO2001),H.Deng/ICHEP04,标准太阳模型(SSM) 得到SNO强有力的支持, 至关重要.,中性流,零 点,你相信中微子振荡现象的存在吗？,不同的中微子源 不同的中微子种类 不同的中微子束能量 不同的中微子传播距离 不同的与模型无

4、关的证据,不需要假设Exotic新物理 不需要破坏基本对称性 不需要更改太阳模型 不需要引入新粒子 不需要微调参数,中微子振荡只要三代中微子存在静止（非简并）质量 中微子振荡唯一有坚实的实验证据的超出标准模型的 新物理(但不影响它迄今已被证实的部分),中微子再次成为主流前沿热点之一,在美国斯坦福大学高能物理数据库SLAC-SPIRES键入“Find Title Neutrinos and Date *”得到以上结果,中微子理论: 大师Witten如是说,普遍问题费米子质量起源,E. WittenOpening Talk at Neutrino 02 (hep-ph/0006332),哲学家M.

5、 Jammer强调(1997): “ the concept of mass entangled with serious uncertainties 最轻的中微子 质量可以为零,费米子质量谱难以想象的统一之梦,该图假设了中微子质量“Normal Hierarchy”(m_1m_2m_3)；如此跨度使费米子质量起源成为巨大的理论难题。太大还是太小？,研究中微子质量与味混合的几种途径, Radiative Mechanism (S. Weinberg 72; A. Zee 80) Texture Zeros (S. Weinberg; F. Wilczek, A. Zee; H. Fritzsc

6、h 77) Family Symmetries (H. Harari et al 78; C. Froggatt, H. Nielsen 79) Seesaw Mechanism (P. Minkowski 77; T. Yanagida; S. Glashow; M. Gell-Mann et al 79) Extra Dimensions (K. Dienes et al; G. Dvali, A. Smirnov 99),关于味混合的若干唯象学思考(1), 轻子的双大角混合模式意味着中微子质量可能没有强Hierarchy:,味混合：质量本征态 味(相互作用)本征态:, 夸克混合角的压低来

7、自较强的夸克质量Hierarchy ( 0.22):,关于味混合的若干唯象学思考(2), 轻子和夸克混合角低能实验数据的巧合？猜测:, 两种混合自然的联系与中微子部分不自然的Bimaximal Mixing:,夸克轻子对称性？,(P. Ramond, hep-ph/0411009),C,K,M,花絮: Klapdor-Kleingrothaus证据,中微子有效质量,Seesaw机制,中微子Seesaw机制的基本思想,最简单(Type-I)Seesaw引入重的右手中微子Ni :,规范对称性保持不变。弱电对称性自,发破缺后，轻子获得质量( ):, 174 GeV,不受限于能标),(,有效中微子质量

8、矩阵:,N,Seesaw25 (KEK二月/Paris六月)?,P. Ramond T. Yanagida,SeesawA Footnote Idea: H. Fritzsch, M. Gell-Mann, P. Minkowski, PLB 59 (1975) 256,历史：Seesaw27 抑或 Seesaw29?,P. Minkowski 最终开始被承认,?,中微子Seesaw机制一览表,类型1: Type-I Seesaw机制 类型4: Type-II Seesaw机制,(诸如此类模型可导致不同 Leptogenesis和LFV后果),Leptogenesis机制,宇宙的物质-反物质不

9、对称现象(1),地球 (人),光年,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), 当初: 参考点 t=10-6 s, 宇宙温度 T 1 GeV 1013 K 。,宇宙的物质-反物质不对称现象(2),宇宙进一步冷却，正反夸克对湮灭成光子和中微子，未湮灭的夸克形成核子，导致 nB与 n之比约为1010，大致保持到今天。,重子产生(Baryogenesis): 简单的“Just-So”: 宇宙最初就存在 B 0，直到今天。 无极生太极: B

10、 0 来自B = 0 的初态经过演化而产生。, 如今: 参考点 t=1.21010y, 宇宙温度 T 2.7 K。,（BBN与WMAP结果相一致）,重子产生的Sakharov条件,基于Big Bang(Gamov 1946)的Sakharov重子产生条件(1967): B 不守恒； C 和 CP 不守恒； 偏离热平衡。,Baryogenesis机制: Planck/GUT Baryogenesis; Electroweak Baryogenesis; Leptogenesis; Affleck-Dine Mechanism; ,(1975年获和平奖),前苏联氢弹之父, 引入右手中微子Ni ，S

11、eesaw机制压低左手中微子质量；, 重的Ni 衰变，树图与圈图振幅相干产生CP破坏i ；,vs, 偏离热平衡，CP不对称i 导致轻子数不对称YL ；,(g*相对论性自由度，d 冲淡因子), 轻子数不对称YL 通过弱电反常过程转化为重子数不对称YB 。,(c 0.35),Leptogenesis机制的基本思想,(轻子数破坏Majorana),Fukugita & Yanagida (1986):,(见下图),对CP破坏有主要贡献的衰变图,前苏联氢弹之父,前苏联氢弹之父,L,高能与低能CP破坏现象有联系吗？(1),两类可靠的超出标准模型的新物理可以在一个简单的图像内得到解释 一箭双雕,前苏联氢弹

12、之父,宇宙的物质-反物质不对称 (观测),太阳与大气中微子振荡 (实验),Seesaw 机制,Seesaw 机制本身将高能标物理与低能标物理通过中间能标联系起来 四两拨千斤,高能与低能CP破坏现象有联系吗？(2),前苏联氢弹之父,轻子味混合矩阵,包含MR与MD的若干信息。而 Ni 衰变产生的CP破坏效应(假设M1M2M3 , 只有1 保存 下来)表达为下式:,评述: 重的右手中微子衰变中的CP破坏效应(1 )与中微子振荡及其CP破坏效应(V)通过 Seesaw 公式存在联系, 但这种联系一般并不直接. 在特定的模型里, 两者可以有直接的关联.,困难: 我们对轻子味结构一无所知.,Leptoge

13、nesis机制可以被验证吗?,三段论: 一般来说，一个机制可以被证伪，但无法被证实；只有一个完整理论才具备被各种事实从各个方面验证的功能。 Leptogenesis机制本身不是一个理论。 所以无法证明或者肯定它们是否正确，除非(基本理论),考古学的困惑: 如果发现中微子的确是Majorana粒子 (轻子数破坏)； 如果观测到了轻子CP破坏效应； 如果其他Baryogenesis机制都被排除或失去了自然性； 或许可以推测Leptogenesis也许是宇宙的物质-反物质不对称现象的正确解释 (当然，味物理倘若发生了革命性进展，.)。,问题与展望,Leibniz: why is there something rather than nothing?,思想者的问题,How massive are neutrinos? What are the implications of neutrino mass? What are the origins of mass? Why is there a spectrum of fermion masses? Why is the Universe made of matter and not anti-matter?,?,谢谢大家！,推荐问题: where are my clothes?,