TeV新物理、对称性自发破缺与重子数不对称的起源

The discovery of the Higgs boson is a milestone of particle physics, which indicates that we have entered a new era of comprehensive detecting new physics beyond the Standard Model. We explore the origin of matter-antimatter asymmetry of the universe based on the Higgs mechanism and TeV new physics models in this project. This subject belongs to the intersection of energy frontier, cosmic frontier and intensity frontier. I will mainly focus on following topics: (1) Precision calculations as well as model buildings with respect to the electroweak baryogenesis (EWBG). After that we will study signatures of EWBG in colliders (LHC, ILC and CEPC-SPPC) and low energy precision measurement experiments (EDM experiments such as ACME). (2) The gauge dependent problem of the electroweak phase transition, bounce solution of the bubble nucleation and profiles of the bubble (wall width and velocity). (3) Calculating the energy spectrum of gravitational waves arising from the first order phase transition and studying their signals in the space-based laser interferometer detectors such as eLisa, Taiji and Tianqin projects. The purpose of this research is looking for detectable theories of the baryon asymmetry. This study could give us a clearer understanding of the dynamics of the early universe evolution.

希格斯粒子的发现是粒子物理领域的一个里程碑，它标志着我们已进入全面探索超越标准模型物理的新时期。在这个项目中，我们基于希格斯机制和TeV新物理模型探索宇宙物质－反物质不对称的起源。该课题属于能量前沿、宇宙学前沿以及强度前沿的交叉领域。 我的研究重点如下：（1）电弱重子生成机制的精确计算、理论模型构造以及新理论在对撞机实验（大型强子对撞机LHC、国际直线对撞机ILC、环形正负电子对撞机CEPC 等）和低能精确测量实验（电子的电偶极矩实验ACME等）中的信号。（2）电弱相变的规范依赖性、bubble核合成的bounce解以及bubble壁的厚度和扩张速度。（3）一级强相变所产生的随机引力波的能谱的计算，以及相变引力波在基于空间激光干涉仪的引力波实验（eLisa、BBO、太极、天琴）中的信号。这项研究的目的是发现可以被实验验证的宇宙重子数不对称理论，其能够让我们更清晰的认识早期宇宙演化的动力学。

超越标准模型的新物理是当前高能物理研究的热点课题。本项目主要从暗物质、希格斯和宇宙的重子数不对称之间的相互关联出发来研究超越标准模型的新物理。这些具体的研究方向也是能量前沿、密度前沿和宇宙学前沿的交叉。总体科学目标是解决关于基本相互作用的悬而未决的问题，包括：暗物质的起源、重子数不对称的起源和希格斯相互作用的完整理论等等。通过本项研究，我们给出了新的自洽的重子数不对称理论、探索了一级宇宙学相变产生的随机引力波信号、研究了暗物质在早期宇宙中的动力学以及新的暗物质直接探测方案、并提出了若干超出标准模型的新物理理论。这些研究成果将有助于我们逐步揭开新物理的神秘面纱。