Friedberg - 李政道对称性与中微子味结构 邢志忠 高能所 2006 年 12 月 1 日

发现宇称破坏 50 年 庆祝李先生 80 大寿 发现宇称破坏 50 年 庆祝李先生 80 大寿

那谁和那谁在 1956 C.L. Cowan 和 F.J. Reines 首次探 测到核反应堆发出的反电子中微子 李政道和杨振宁首次提出 弱相互作用宇称对称性破 坏的思想 (50 年纪念 )

笑傲江湖

80 岁生日

指导性结论 而且可能破坏得很大 对称性是可以破坏的 大幅度地破坏 Friedberg- 李政道对称性

质量起源与味结构

基本粒子 点 弦

质量起源 标准模型 : Higgs 机制 Glashow 比喻 超对称 ?? Higgs 粒子藏身何处 ?

质量谱 的确非常离谱 !

与其他粒子的相互作用

味对称性 ? ---- 相同的规范量子数, 然而彼此不同 轻子或夸克的不同代之间是如何被区分的 ? 夸克质量很强的等级性和很小的味混合角 ! ---- 需要某种被排定的味结构 中微子极小的质量和轻子很大的味混合角 ! 或许隐含着某些味量子数 / 某种味对称性 Who ordered that? (I.I. Rabi)

模型构造 很多尝试 S 3, S 4, A 4, Z 2, U(1) F, SU(2) F, 等等 例一 Fritzsch, 邢 1996 例二 Harrison, Perkins, Scott 2002

夸克味混合 Cabibbo (1963)-Kobayashi-Maskawa (1973) Matrix: 实验历史进程 : θ 12 → θ 23 → θ 13 → δ ~13° ~2° ~0.2° ~65° 最小夸克混合角 θ 13 是精确测量的转折点, 尤其对研究 CP 破坏和新物理至关重要.

轻子味混合 Maki-Nakagawa-Sakata (1962) Matrix: 实验历史进程 : θ 23 → θ 12 → θ 13 → δ/ρ/σ ~45° ~33° <10° ~??? xx20yy 最小轻子混合角 θ 13 是精确测量的转折点, 尤其对研究 CP 破坏和新物理至关重要.

F - 李对称性模型

李先生的新工作

上周六

新的味对称性 Dirac 中微子质量算符 : 质量矩阵 : 行列式一个中微子为零质量！ 平移不变性

加入对称性破缺项 : 对角化 : 对称性破坏  -  对称性破缺

数值结果 θ 13 θ 12 θ 23

新的对称性破缺方案

动机 破坏 F - 李对称性但保证 一个中微子的质量为零 罗舒, 邢 : hep-ph/ ( 昨天 ) Majorana 中微子 年纪念

对称性破缺 行列式一个中微子为零质量！ Majorana 中微子质量算符 : 质量矩阵 :

质量谱与味混合 ( a, b, c 为实的情形 )

预言

讨论 可以引入 CP 对称性破坏 可以与 seesaw 机制相结合 可以讨论 leptogenesis 机制 可以拓展到夸克混合的情形

theta_13 的重要性

味物理的核心问题 味混合 物质相互转化质量物质起源 CP 破坏物质 - 反物质不对称

CP 破坏 : K 介子系统 /B 介子系统 / 强 CP 问题 /… 地球(人)地球(人) 光年 可观测宇宙 观测事实 : 在可观测宇宙范围内没 有发现反物质存在的迹 象。今天的宇宙为何具 有物质 - 反物质不对称？ 一个物质世界 Dirac 的思辨没有证据 或许存在另 一个由反物 质组成的镜 像世界 ? (1933)

测量 theta_13 极为重要  所有的质量、味混合角和 CP 破坏位相参数目前不能被可 靠预言，它们的数值只能依赖于实验测量；  更基本的味理论在可以预见的未来似乎不太可能出现， GUT 作为有限， SUSY 导致更复杂的味问题；  无论夸克还是轻子物理，关注最小混合角 θ 13 是实验的 关键转折点：实验从此进入精确测量阶段；  只有完成对最小混合角 θ 13 的测量，才能开始实施至关 重要的寻找轻子 / 夸克 CP 破坏效应的实验；  只有在测量最小混合角 θ 13 的阶段或者之后，才能实施 至关重要的寻找各种可能的新物理的实验。

大亚湾核电站岭澳核电站 大亚湾

大亚湾实验方案

机遇与挑战 Muss es sein --- Does it have to be? Es muss sein --- It does have to be! 非如此不可 ? 非如此不可 !

总结与展望

问题 1: 中微子是 Dirac 粒子还是 Majorana 粒子？ 问题 2: 中微子究竟有多少种 / 代 / 个？ 问题 3: 中微子的绝对质量？ 问题 4: 中微子的相对质量？ 问题 5: 最小轻子混合角究竟有多小？ 问题 6: 轻子 CP 对称性破坏？ 问题 7: 中微子质量起源的动力学及其能标？ …… 这些还只是粒子物理学家的很多基本问题中的一部分. 中微子天文学、中微子宇宙学等领域也存在不少难题. 问题

超低能 ? 超高能 ? 超轻味 ? 超重味 ? 定位

让历史 … 那什么 … 告诉未来 ? 百亿年前中微子出世, 几十万年前人类出现, 五十年前测到中微子. 歌德 历史给予 我们的最 好的东西 就是它激 起的热情 2012? (H. Murayama’s Prediction at Neutrino 06)

李先生的期望