中微子质量矩阵含零矩阵元模式及其唯象分析

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本篇论文中,我们主要研究了含两个零矩阵元结构的Majorana中微子质量矩阵模式,并进行了唯象分析。  太阳、大气、反应堆以及加速器中微子振荡实验为中微子质量和混合提供了强有力的证据,中微子质量远小于同一代中其它费米子质量,而且中微子的三个味混合角(θ12,θ13,θ23)中θ23是大角,接近π/4,这与夸克部分所有混合角都是小角很不相同。在粒子物理最小标准模型中,中微子为无质量的粒子,中微子质量与混合的起源需要超出标准模型的新物理。现在普遍考虑中微子为Majorana型粒子,其质量矩阵Mv是对称的,因此矩阵中有六个独立的矩阵元,并包括九个物理参数,三个中微子质量,三个CP破坏相位角,以及三个味混合角。在十五种含两个零矩阵元中微子质量矩阵模式中,我们发现只有七种模式(A1,2,B1,2,3,4和C)在3σ范围内是和目前实验数据相吻合的,并展示了三个中微子质量(m1,m2,m3)和三个CP破坏角(ρ,σ,δ)与两个中微子质量平方差(δm2,Δm2)和三个味混合角(θ12,θ13,θ23)之间存在一定的关联。由于A1和A2,B1和B2,B3和B4之间存在置换对称性,我们详细讨论了A1、B1、B3和C这四种模式,而A2、B2和B4的结果与A1、B1和B3相似。  论文中,我们首先介绍了弱相互作用发展简史、对称性自发破缺以及电弱统一理论;之后介绍了中微子振荡、混合以及中微子获取小质量的机制-跷跷板机制;最后讨论了中微子质量矩阵中部分矩阵元为零的可能性,重点研究了含两个零矩阵元结构的中微子质量矩阵模式,更新了最近的中微子振荡数据,并对Dirac CP破坏相位角δ以及Majorana CP破坏相位角ρ和σ给出了限制。
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