SU(2)高维多重态相关的中微子质量和暗物质模型研究

This project is devoted to the study on models with neutrino masses and dark matter including the high-dimensional SU(2) multiplets. The Standard Model (SM) of elementary particles is very successful in the interpretation of the basics structure of matter and their interactions. If the newly particle, with mass similar to 125GeV, discovered at CERN is finally recognized as the Higgs bosons as predicted by SM, which will make up the last missing ingredient in this model. However, there exist some problems, for example, the oscillation experiments have confirmed that neutrinos have masses, various kinds of experimental observations from astrophysics and cosmology provide the possible evidences for the existence of dark matter and so on. To solve these problems we should study the new physics beyond the SM of particle physics. This project is to consider the high-dimensional SU(2) multiplets （in SU(2) non-adjoint representation） extension of the SM, study the possible structure of models and general theoretical constraints, analyze systematically the possible models with neutrino masses and dark matter, and investigate the collider sensitivity for relevant new physics models after including various kinds of experimental constraints.

本项目旨在研究 SU(2) 高维多重态相关的中微子和暗物质模型。粒子物理标准模型在解释物质的基本结构及其相互作用取得了巨大成功。若欧洲核子中心新发现质量约为125GeV的粒子最终被确定为标准模型所预言的希格斯粒子, 它将弥补该模型所缺失的最后一环。但该模型也还存在许多问题, 例如, 振荡实验表明中微子存在质量,以及各类天文观测给出了暗物质存在的可能证据等。为解决这些问题都需要研究标准模型以外的新物理。本项目将考虑标准模型的 SU(2) 高维多重态（处在 SU(2) 非近邻表示）扩充, 研究相关扩充模型的对称性和普适理论限制, 系统地分析可能的中微子质量和暗物质模型, 结合相关新物理模型的实验限制讨论模型的对撞机探测潜力。

粒子物理在描述物质构成及其相互作用取得了巨大成功。若欧洲核子中心新发现的希格斯粒子最终被确定为标准模型所预言的希格斯粒子,则表明该理论预言的粒子都全部被发现了。但标准模型也还存在着中微子质量、无法提供暗物质候选者、可能B物理反常等问题。为解决这些问题都需要研究超出标准模型之外的新物理。本项目聚焦SU(2)高维多重态相关的中微子质量和暗物质模型，找到相关的最简模型，研究相关的现象学。利用CG系数和张量约化方法，系统地分析了相关模型结构。结果显示，不加入额外对称性，无法在单圈水平构建统一的中微子和暗物质模型。另外，通过重整化群分析，SU(2)高维多重态模型很容易出现朗道奇点的问题。最终得到，最简的SU(2)高维多重态问题很难统一解释中微子质量和暗物质，同时会出现理论方面的问题。基于此，我们利用相关知识和技术积累，结合最新进展，研究了几类最小超对称模型扩充模型的暗物质、希格斯稀有衰变、Z规范玻色子和介子的轻子味破坏衰变，以及B物理反常。本项目研究结果对相关新物理探索具有理论参考价值。