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理论物理所在粒子物理理论新的对称性研究中取得进展
2020-06-29  【 】【打印】【关闭

  在粒子物理标准模型中,希格斯粒子是唯一自旋为0的标量粒子,它解释了各种基本粒子的质量起源,因此十分重要,也被称为“上帝粒子”。希格斯粒子的质量项存在量子辐射修正,并极其依赖于极高能新物理能标,因此希格斯粒子势能存在极端精细调节的问题,也叫做规范等级问题。规范等级问题也是提出基于希格斯粒子新的对称性的目的,当前新对称性主要有超对称、额外维度、小希格斯集体对称性等。 

  理论物理所研究员舒菁和副研究员于江浩、博士后马腾及其合作者提出了一种衍生(emergence of)最大对称性的方法,发现这一对称性并不需要手动放入理论中,而是在理论的构造中能够在低能下自然出现。这一对称性可以应用于复合希格斯、额外维度模型等。在复合希格斯模型框架下,在整体对称性的自发破缺G/H后,如果理论在边界(高能标)上有最大对称性,那么这种最大对称性可以通过特殊的形式保留到低能有效理论里面,从而使得在Higgs势能电弱能标下有最大对称性。这可以完美的应用到标准模型的复合扩展,并由于费米子的安排(见图中两种具体的实现方式)使得对称性增强,从而产生希格斯粒子低能衍生的最大对称性。同时这一对称性也可以扩展到N-site晶格结构,或者通过AdS/CFT框架在额外维度下自然实现。 

  这一研究发表在最新的Phys.Rev.Lett. 124 (2020) 24, 241801上。这种在理论中自然突现的对称性可以解决希格斯的规范等级问题,预言辐射修正下有限稳定的希格斯的势能,同时减小理论的精细调节的程度。这一类自然突现的对称性也可能扩展到其他的物理情形,甚至于低维凝聚态体系。  

  本研究得到了国家自然科学基金委重大项目,面上项目,中国-以色列国际合作项目,彭桓武理论物理创新研究中心,以及中科院战略先导专项B的支持。 

    文章链接https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.124.241801

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