【摘要】：盡管標(biāo)準(zhǔn)模型在粒子物理領(lǐng)域的地位是毋庸置疑的,但是在暗物質(zhì)候選者和中微子質(zhì)量問(wèn)題上卻無(wú)能為力。諸多宇宙和天文觀測(cè)實(shí)驗(yàn)(例如星系旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)、星系團(tuán)中X射線(xiàn)氣體的行為、引力透鏡、星系紅移和宇宙微波背景輻射等)都證實(shí)了宇宙中存在大量的暗物質(zhì);中微子振蕩實(shí)驗(yàn)則表明了中微子具有極小的非零質(zhì)量。暗物質(zhì)的存在和中微子質(zhì)量問(wèn)題意味著新物理的出現(xiàn),超對(duì)稱(chēng)(SUSY)是最受歡迎的新物理模型之一,它包括最小超對(duì)稱(chēng)標(biāo)準(zhǔn)模型(MSSM)、次最小超對(duì)稱(chēng)模型(NMSSM)和-SUSY等多種理論形式。當(dāng)R宇稱(chēng)守恒時(shí),NMSSM模型自然地提供兩個(gè)類(lèi)-WIMP粒子sneutrino和neutralino為暗物質(zhì)候選粒子。然而,sneutrino暗物質(zhì)由于湮滅太快、產(chǎn)生的殘留密度太小而被排除,隨著暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)PandaXII、LUX和XENON-1T數(shù)據(jù)的不斷積累,對(duì)neutralino暗物質(zhì)的限制也越來(lái)越苛刻。我們希望構(gòu)建一個(gè)新的物理模型,同時(shí)能解決暗物質(zhì)候選者問(wèn)題和中微子質(zhì)量問(wèn)題。Seesaw機(jī)制通過(guò)引入右手中微子場(chǎng)來(lái)解決中微子質(zhì)量問(wèn)題。將Type-I Seesaw和Inverse Seesaw分別加入NMSSM模型中進(jìn)行擴(kuò)展,都可以得到sneutrino為最輕超對(duì)稱(chēng)粒子(LSP)的暗物質(zhì)候選粒子,同時(shí)可以賦予中微子質(zhì)量。Type-I Seesaw在NMSSM模型中加入一個(gè)右手中微子場(chǎng)N,但該模型中湯川耦合系數(shù)過(guò)小,導(dǎo)致對(duì)撞機(jī)上產(chǎn)生不了可觀測(cè)到的右手中微子。Inverse Seesaw在NMSSM模型中加入兩個(gè)右手中微子場(chǎng)^,^(3,該模型中右手中微子與標(biāo)準(zhǔn)模型中微子的混合很大,從而可以避免上述問(wèn)題。在本文中,我們對(duì)sneutrino暗物質(zhì)分別在Type-I Seesaw和Inverse Seesaw擴(kuò)充的NMSSM模型中的唯象學(xué)性質(zhì)做了對(duì)比性研究,結(jié)論如下:兩模型中的sneutrino暗物質(zhì)在LUX-2017和XENON-1T實(shí)驗(yàn)結(jié)果的限制下都有大面積的存活點(diǎn),加入Fermi-LAT的限制后被排除的點(diǎn)也很少,成功地規(guī)避了暗物質(zhì)探測(cè)實(shí)驗(yàn)上的嚴(yán)苛限制。相比之下,ISS-NMSSM模型比Type-I Seesaw模型具有更多的優(yōu)越性,它不但繼承了NMSSM和Inverse Seesaw的所有優(yōu)點(diǎn),而且比較容易逃脫暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)的限制。同時(shí),我們還發(fā)現(xiàn)sneutrino和單線(xiàn)性Higgs場(chǎng)的相互作用可以解釋暗物質(zhì)殘留密度的測(cè)量值,并預(yù)測(cè)一個(gè)暗物質(zhì)直接探測(cè)實(shí)驗(yàn)和間接探測(cè)實(shí)驗(yàn)都能接受的截面。
【圖文】：

圖 4-1 典型的螺旋星系的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，橫軸是距銀河系中心的距離，縱軸是星體的速度而預(yù)測(cè)的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)，實(shí)線(xiàn)B 是觀察到的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)。到的旋轉(zhuǎn)曲線(xiàn)變得水平，在幾乎沒(méi)有可見(jiàn)物質(zhì)的地。因此，要么存在非發(fā)光物質(zhì)即暗物質(zhì)，呈現(xiàn)在星引力定律在宇宙范圍內(nèi)不再有效。因此，如果我們么螺旋星系中的質(zhì)量分布就與太陽(yáng)系的質(zhì)量分布并多不可見(jiàn)的物質(zhì)  暗物質(zhì)。暗物質(zhì)研究特別重要，，它們的質(zhì)量可以用三種獨(dú)立的星系的徑向速度的散射來(lái)估算。2、從星系團(tuán)中熱

圖 4-2 CMB溫度各向異性角功率譜地位的時(shí)候，暗物質(zhì)以熱或非熱的方式由它們的母粒子產(chǎn)生，它們必須留密度。暗物質(zhì)必須在宇宙的時(shí)間尺度上保持穩(wěn)定，因此才能繼續(xù)存在之中，而不會(huì)發(fā)生衰變。暗物質(zhì)根據(jù)不同的性質(zhì)可以分為不同的種類(lèi)，從動(dòng)力學(xué)類(lèi)型和粒子種類(lèi)兩個(gè)方面對(duì)暗物質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)。力學(xué)類(lèi)型物質(zhì)的動(dòng)力學(xué)性質(zhì)影響著CMB各向異性譜，并在宇宙的結(jié)構(gòu)形成中承輕重的作用。根據(jù)退耦時(shí)的速度，暗物質(zhì)按動(dòng)力學(xué)類(lèi)型可以分為三種：、冷暗物質(zhì)、溫暗物質(zhì)[66]。暗暗物物質(zhì)質(zhì)(HDM)：熱暗物質(zhì)包含多種可能的輕粒子，其中比較典型的候普通的輕中微子，HDM的質(zhì)量通常在eV量級(jí)或者更小， 1
【學(xué)位授予單位】：河南師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：P145.9

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本文編號(hào)：2623278