Cosmology and Collider Physics 中科院高能所 张新民 2006.10.28.

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Cosmology and Collider Physics 中科院高能所 张新民

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Results No questions about the existence of Dark Matter and Dark Energy

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WIMP( 弱作用重粒子 ) 例如,超对称模型中的中性伴随子 (neutralino).

Picture of DM distribution at the galaxy 两种产生机制: 1. 热产生 (像光子退耦一样) 2. 非热产生

Dark Matter Detection The last result is given by CDMS. The null result give stronger constraints on the SUSY parameters. The DAMA region is almost entirely excluded. There are great progress in dark matter direct detection. New experiments are going to take data.

Dark Matter Detection I. Some astrophysics observations can not be explained by the canonical physics. They may indicate the signal of DM, however, no conclusion can be drawn now. I. Some astrophysics observations can not be explained by the canonical physics. They may indicate the signal of DM, however, no conclusion can be drawn now. II. One of such experiments is the HEAT. There is an excess above 8 GeV, which can be explained by dark matter annihilation. II. One of such experiments is the HEAT. There is an excess above 8 GeV, which can be explained by dark matter annihilation. III. Sensitivity will be greatly improved at Pamela and AMS02.

Dark Matter Detection Based on local cosmic ray spectrum gives consistent gamma ray spectrum in 30 MeV~500 MeV, above 1 GeV there is an excess. Based on local cosmic ray spectrum gives consistent gamma ray spectrum in 30 MeV~500 MeV, above 1 GeV there is an excess. Taking the contribution from dark matter annihilation into account the data can be well explained. Taking the contribution from dark matter annihilation into account the data can be well explained. EGRET

Detection of Dark Matter in China I. Yang BaJing II. Quintessino Heavy long-lived charged particle

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Xinmin Zhang etal. PRD68, (2003) Dark Energy and neutrinos : Any connection between Dark Energy and neutrinos? 1.ΛCDM: 2.QCDM: If yes, very interesting: 2 of the biggest discoveries in the recent years Predictions : neutrino masses vary and cosmological CPT violation

Neutrino oscillation probes of Dark Energy D.B. Kaplan et al., PRL 93, (2003); V. Barger et al., hep-ph/ ; M. Cirelli et al., hep-ph/ Basic idea : given by Neutrino oscillation Solar Neutrino oscillation :

Studying Dark Energy with LAMOST LAMOST 的效果图

Sakharov 三条件 : A.D. Sakharov, JETP Lett. 5, 24 (1967). M. Tegmark et al, Phys.Rev. D 69, (2004). 正反物质不对称: 1. 重子数破坏 2. C 和 CP 破坏 3. 脱离热平衡 Leptogenesis Sphaleron 过程将部分轻子数转化为重子数 V.A. Kuzmin, V.A. Rubakov and M.E. Shaposhnikov, Phys. Lett. B 155, 36 (1985). Baryo/Leptogenesis 机制 M. Fukugita and T. Yanagida, Phys. Lett. B 174, 45 (1986); P. Langacker, R.D Peccei, and T. Yanagida, Mod. Phys.Lett.A 1,541 (1986); M.A. Luty, Phys. Rev. D 45, 455 (1992); R.N. Mohapatra and X. Zhang, Phys. Rev. D 45, 2688 (1992). 1. 右手中微子的 Majorana 质量项破坏轻子数 2. 右手中微子的 Yukawa 耦合项破坏 C 和 CP 3. 右手中微子脱离热平衡

Need new physics for baryogenesis Different approaches to new physics Different approaches to new physics 1) SUSY 1) SUSY 2) Multi-Higgs 2) Multi-Higgs 3) Left-right symmetric model 3) Left-right symmetric model 4) Extra dimension 4) Extra dimension 5) Effective lagrangian -- anomalous couplings 5) Effective lagrangian -- anomalous couplings

C.S. Li, Z.G. Si,......

一个统一描述 和 的模型 问题的提出: Dirac 理论 反粒子  ----  Baryogenesis “ 真空不空 ”  ----  Dark Energy 微观 宇观 Any connections?

宇宙熵密度: 观测值: 模型: Solution:  重子有效化学势 热平衡 

Cosmological CPT Violation CPT Violation: baryogenesis in thermal equilibrium CPT test at Laboratory Here: Require m < 100 GeV ( Not strong constraint ) CPT violation in neutrino sector In K-essence, is large

Searching for CPT violation

Cosmological CPT violation: predicting and Bo Feng, Mingzhe Li, Jun-Qing Xia, Xuelei Chen and Xinmin Zhang Phys. Rev. Lett. 96, (2006) (Note here the notation: G ~ E, C~ B)

the Chinese team has performed “a nice measurement”.

Significant achievements (Nobel Prizes) and important topics in Cosmology I SN discover the acceleration of Universe; II. Inflation theory Precision measurements by WMAP, SDSS, SN and Planck; III. Dark Energy theory; Planck, JDEM(SNAP) IV. Detecting B mode polarization by Planck or CMBpol; V. Detection of Relic Neutrinos; VI. Detection of Dark Matter particle; VII. CPT violation or Transplanckian effects discovered by Planck and CMBpol

极大与极小,微观与宇观,粒子物理与宇宙学的结合 探讨描述宇宙创生,演化的相互作用统一模型。

Thanks !