重子数破坏与CP破坏的理论研究

宇宙学观测中发现的重子-反重子不对称是存在超出粒子物理标准模型的新物理的较明确信号之一, 要求自然界存在较大的CP破坏源。许多新物理模型如最小超对称模型，多希格斯二重态模型等，能在电弱能标产生重子数不对称，具有较自然的理论动机和较明确的预言，能够在即将运行的大型强子对撞机（LHC）实验上得到检验。为此，将通过电弱能标重子-反重子不对称与CP破坏系统的研究，深入理解非局域重子数产生的动力学机制；改进具体模型如双希格斯二重态模型，左右对称模型中的有限温度单圈有效势的计算，结合模型中CP破坏的来源，给出对重子-反重子不对称的定量预言；研究CP破坏参数在低能试验中的限制；探寻这些新物理模型中的新粒子及CP破坏相互作用在LHC上的可能信号；在电弱对称性破缺与CP 破坏领域做出有国际影响的前沿研究工作。

本项目执行期间研究了一类新物理模型中与电弱标度重子数生成相关的强与一阶电弱相变条件。研究了具有自发宇称和CP破坏的双黑格斯二重态的左右对称模型中的自发CP破坏条件。证明了该模型的退耦极限行为并预言存在电弱标度的新标量粒子。研究了该模型及双黑格斯模型在对撞机上的探测信号特点，提出了探测新物理模型中规范玻色子耦合手征性的新探测方法。基于六夸克有效算符理论，系统计算了B和Bs介子无粲稀有衰变过程和CP破坏，和已有实验很好地符合可在LHCb实验上进一步验证。研究了基于对称性原理的暗物质理论模型，标量暗物质模型，提出了暗物质组分转化的新机制，并对中微子暗物质及暗物质直接探测进行了系统的唯像学分析。