粒子物理标准模型(SM)中,三代费米子都是通过汤川耦合获得质量,而且具有相同的量子数,但是不同代的费米子具有非常大的质量差。此外,不同代费米子之间的混合效应并不能从SM的基本对称性和耦合出发得到。这就是SM的费米子质量等级和混合问题。我们提出将see-saw机制应用到所有费米子,前两代费米子只能通过和第三代费米子的混合获得质量,该机制可以很好地拟合观测到的费米子质量和夸克部分CKM矩阵的精确测量,文章发表在Physics Letters B,杨金磊副教授为第一作者和通讯作者,张海斌教授、冯太傅教授为第二、第三作者。
基于提出的新机制,我们通过在SM中引入一个新的味道依赖U(1)规范群,构造了一个新的物理模型,即U(1)味道依赖模型。该模型可以自然实现上述形式的费米子质量矩阵,然后对模型中的味道改变中性流过程进行了简单的讨论,预言相关味道改变中性流过程的观测是验证该物理模型的重要途径,研究结果发表在The European Physical Journal C,杨金磊副教授为第一作者和通讯作者,张海斌教授、冯太傅教授为第二、第三作者。
在U(1)味道依赖模型中,由于第三代费米子没有新引入的U(1)荷,因此自然引入两代右手中微子,实现了所谓的极小跷跷板机制。这种机制下,最轻中微子的质量为0,结合中微子实验的观测数据可以完全确定三代中微子的质量,中微子质量的观测是未来中微子实验的重要方向之一。通过拟合中微子混合的观测数据,和中微子跃迁磁矩的理论计算结果,我们发现未来实验对中微子混合Dirac相角和中微子跃迁磁矩的观测将完全确定该模型轻子部分的参数,极大提高模型在轻子部分的理论预言能力。相关研究发表在Physical Review D,杨金磊为第一作者和通讯作者,博士生李洁为共一作者。
中微子跃迁磁矩对PMNS矩阵CP相角的依赖
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.physletb.2024.138677
https://doi.org/10.1140/epjc/s10052-024-12958-5
https://doi.org/10.1103/PhysRevD.110.115007