基于新近实验进展的中微子味混合结构研究

. The discoveries of the phenomena of neutrinos oscillations reveal that neutrinos have tiny masses and non-trivial flavor mixing structures, which could not be interpreted in the framework of the standard model and thus predict the existence of the new physics beyond the standard model. At present, experimental researches on neutrinos focus on the measurements of masses and mixing parameters of neutrinos and theoretical researches focus on the construction of the neutrinos mixing model. The progress of recent neutrinos oscillation experiments indicates that classical mixing models based on flavor symmetries can not interpret the results from the neutrinos oscillation experiments very well. In order to overcome the shortcomings of flavor symmetries in constructions of neutrinos mixing models, we study the flavor mixing structures of neutrinos on the basis of general perturbations and mass matrices in the form of magic squares. Through general perturbations, we aim to obtain the neutrinos mixing models consistent with the progress of recent experiments and obtain the constraints on the mixing parameters such as the range of the CP violation phase. Through the mass model of magic square, we aim to obtain the novel neutrinos mixing model and promote the physical interpretation of the difficult issues such as neutrinos mass hierarchy and nonzero small 1-3 mixing angle.

中微子振荡现象的发现表明中微子具有微小的质量以及非平庸的味混合结构，这在标准模型的框架内是无法解释的，因而预示着超越标准模型新物理的存在。目前中微子实验研究主要集中于中微子质量测量以及混合参数的测定，理论研究则主要关注中微子味混合模型的构建。近来的中微子振荡实验进展表明，典型味对称模型已不能很好地解释中微子振荡实验结果。为了克服味对称性在中微子混合模型构建方面的不足，我们研究基于一般微扰以及幻方质量矩阵的中微子味混合结构。通过一般化微扰，我们旨在获得符合新近实验进展的中微子混合模式，获取混合参数的约束空间，例如CP破坏相的取值范围。通过幻方质量模式，我们旨在获取新颖的中微子混合模式，推进对中微子质量排序、较小但非零的1-3混合角等难点问题的物理理解。

中微子振荡实验的结果表明中微子具有质量，这是超出粒子物理标准模型的显著信号。目前中微子实验研究主要集中于中微子混合参数的测量，而理论研究则关注混合模式的构建以及中微子质量的起源。新近的实验进展表明以往的主导中微子混合模式已不能很好地符合实验约束。本项目基于对称性、微扰分析、唯象学设置研究超出主导模式的中微子味混合结构。主要研究内容包括：(1). 基于对称性的混合模式、模式的分类、一般微扰分析，混合参数的数值分析；(2). 利用幻方参数化及唯象学设置寻求中微子混合模型构建的新方案，推进对中微子混合难点问题的物理理解。我们取得的主要结果包括：(1). 得到了一系列满足最新实验约束的味混合模式。这些模式可以分为两类，即TBM-like 类与非TBM-like 类。我们发现，无论是TBM-like 类还是非TBM-like 类的混合模式，它们的非零1-3 混合角的微扰起源都存在问题。简言之，基于微扰的混合角起源在实质上是精调而非自然的结论。(2). 单纯的味对称群如Σ(36×3) 往往无法给出与中微子拟合参数相容的混合模式，但在推广CP 变换的帮助下，它们的预言值可以得到改善， 在 3σ 甚至1σ 水平上与实验值相符。特别的，我们得到了一类混合模式，其Dirac CP 破坏相可以接近270 度，这正是目前全域中微子振荡参数所显示的最佳拟合值。这表明推广的CP 变换可以改进通常的味对称群对CP 破坏相的预言，为轻子CP 破坏起源提供了可能的物理解释。上述结果得到了国际同行的认可，为中微子味结构的理论研究提供了参考。