粒子物理模型构造和唯象

This research proposal studies the new particle physics models beyond the Standard Model (SM), their phenomenological consequences, and the future experimental tests: concentrating on the basic problems in the SM and supersymmetric SMs as well as the experimental results and constraints from the Large Hadron Collider (LHC), we propose the particle physics models which satisfy all the current experimental constraints, especially the supersymmetric SMs which can naturally solve the electroweak fine-tuning problem. We shall study their phenomenological consequences and physics predictions, as well as how to test these models at the future colliders. We shall study the string model building and phenomenology, and string inspired low energy phenomenology, such as the low energy supersymmetric particle speactra and their generic properties, dark matter relic density and exprimental constraints, and how to search for these models at the future colliders, etc. We will study the low energy Grand Unified Theories (GUTs), and discuss proton decays, fermion masses and mixings, gauge coupling unification and Yukawa coupling unification, baryon and lepton number symmetry breaking, and how to test these GUTs at the future colliders, etc. We shall also study the supersymmetry breaking mediation mechanism and supersymmetric GUTs. With our proposed index for gaugino mass relation, we will explore how to distinguish the different supersymmetry breaking mediation mechanism and supersymmetric GUTs.

项目研究超出标准模型的新粒子物理模型、唯象和将来的实验检验: 我们针对标准模型和超对称标准模型的基本问题,结合大型强子对撞机对新物理寻找的结果和限制,提出能满足目前实验限制的粒子物理模型特别是能自然解释电弱精细调节问题的超对称标准模型, 并讨论它们的唯象和物理预言,以及如何在将来的对撞机上检验这些模型。我们将研究超弦模型构造及唯象和超弦诱导的低能唯象，如低能超对称粒子谱及其一般特性， 暗物质剩余丰度和实验限制，并讨论如何在将来的对撞机上寻找等。我们将研究低能大统一理论， 讨论质子衰变， 费米子质量与混合， 规范耦合常数和Yukawa耦合常数的统一， 重子数和轻子数对称性破坏， 以及如何在将来的对撞机上检验等。我们也将研究超对称破缺的传导机制和超对称大统一理论，并用我们提出的Gaugino 质量关系式的指数来探究区分不同的超对称破缺的传导机制和超对称大统一模型。

标准模型已经被实验证实，故其是一个正确的低能有效理论。因为标准模型具有精细调节问题, 理论优美性问题, 和真空不稳定性问题等，所以它不可能是一个最终理论。因此，探索超出标准模型的新物理是粒子物理最重要的前沿研究课题，而且粒子物理与宇宙学和天文学有着紧密地联系，故粒子物理新物理的研究具有重大的科学意义，并让人们更深刻地认识自然界的基本规律。本项目的主要研究内容是粒子物理模型构造、唯象和未来的实验检验等。其重要结果如下：提出了超级自然超对称和有效超级自然超对称并从根本上解决了超对称电弱精细调节问题；全面系统研究了超级自然超对称及其唯象和未来的实验检验；提出了具有赝标狄拉克 Gluino 和混合的 F-term/D-term 超对称破缺的超对称标准模型，这类模型不仅能保留 LHC 运行前的超对称标准模型的所有优点，同时能够通过传统的引力传导的超对称破缺来解决具有 Dirac Gauginos 的超对称标准模型的问题；提出了 Heavy LSP Supersymmetry；在规范传导的超对称破缺的模型中，考虑不构成完整的大统一规范群表示的信使场，并研究了此类模型的自然性；系统研究了超弦 D 膜模型的唯象，特别是自然性和暗物质等；不考虑精细调节问题并基于最小粒子谱的原理，提出了非超对称 Flipped SU(5)× U(1)_X 模型，即最小大统一模型； 提出了四维 TeV 能标的Pati-Salam 模型,并解释 B 物理中的反常； 提出了 a lepton-specific inert two-Higgs-doublet model, 并简单自然地解释了 muon 反常磁矩的 3.7σ的正偏离，电子反常磁矩的 2.4σ的负偏离；结合天文观测，提出了新的探测暗物质与电子相互作用的方法；提出了 Helical Phase Inflation, 用相位场作为暴涨子，并解决了超引力暴涨模型的η问题，以及与量子引力或有效场论的不自洽性的问题；利用轴子暗物质自然地解释 EDGES 实验反常等。