Редкие распады мезонов с несохранением лептонного числа (1104641)

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла

МОСКОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТим. М. В. ЛОМОНОСОВАФизический факультетНа правах рукописиСидорова Мария ВикторовнаРЕДКИЕ РАСПАДЫ МЕЗОНОВС НЕСОХРАНЕНИЕМ ЛЕПТОННОГО ЧИСЛАСпециальность 01.04.02 — теоретическая физикаАВТОРЕФЕРАТдиссертации на соискание ученой степеникандидата физико-математических наукМосква — 2007Работа выполнена на кафедре теоретической физики физического факультета Московского государственного университета имениМ. В. Ломоносова.Научный руководитель:доктор физико-математических наукпрофессор А.

В. БорисовОфициальные оппоненты:доктор физико-математических наукпрофессор П. А. Эминов,кандидат физико-математических наукдоцент П. Е. СизинВедущая организация:Томский государственный университетЗащита состоится “ 17 ” мая 2007 г. вч. на заседании Диссертационного совета К 501.001.17 при Московском государственномуниверситете имени М. В. Ломоносова (119992, г. Москва, Ленинскиегоры, физический факультет МГУ, ауд.).С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке физическогофакультета МГУ.Автореферат разослан “”Ученый секретарьДиссертационного совета К 501.001.17доктор физико-математических наукпрофессор2007 г.П. А. ПоляковОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫДиссертация посвящена изучению редких распадов мезонов типаM + → M 0− `+ `0+(1)с рождением пары лептонов одного знака заряда (`, `0 = e, µ), чтоозначает несохранение лептонного числа.

Эти процессы исследованы в рамках расширения стандартной модели (СМ), включающегомайорановские нейтрино (СММН), со стандартной структурой слабых заряженных токов и в суперсимметричном расширении СМ снесохранением R-четности (6 RМССМ), обусловленным трилинейными и билинейными юкавскими взаимодействиями.В рамках СММН были рассмотрены два характерных предельных случая легких и тяжелых майорановских нейтрино и полученывыражения для относительных вероятностей указанных распадовчерез так называемые эффективные майорановские массы (для легких нейтрино)X< m``0 >= | U`N U`0 N ηN mN |(2)Nи обратные массы (для тяжелых)DEm−1``0 =¯¯¯¯1¯X¯¯¯,U`N U`0 N ηN¯¯¯NmN ¯(3)где U`N — элементы матрицы лептонного смешивания, ηN — фазовый фактор зарядового сопряжения поля майорановских нейтриномассы mN : N = ηN N c (|ηN | = 1).На основе экспериментальных данных для относительных вероятностей изученных распадов были получены верхние границы значений эффективных масс майорановских нейтрино, которые оказались вне пределов применимости наших формул для ширин распадов.

Поэтому требуются более жесткие экспериментальные ограничения для вероятностей данных процессов. Используя полученныек настоящему времени ограничения на параметры лептонного смешивания и массы нейтрино, мы нашли косвенные ограничения наотносительные вероятности редких мезонных распадов.Получены выражения для относительных вероятностей распадовмезонов в 6 RМССМ с несохранением R-четности, обусловленным3трилинейными и билинейными юкавскими взаимодействиями. Показано, что существующие экспериментальные ограничения на вероятности распадов слишком слабы, чтобы дать реальные ограничения на комбинации констант указанных трилинейных и билинейных юкавских взаимодействий. С использованием известных ограничений на юкавские константы вычислены верхние границы относительных вероятностей рассмотренных нами распадов.

Для случаябилинейных юкавских взаимодействий также представлены зависимости ширины распада K-мезона от одного из суперсимметричныхпараметров при фиксированных других параметрах.Проведено сравнение эффективности майорановского, билинейного и трилинейного механизмов редких распадов мезонов и показано,что доминирующим на данный момент механизмом является трилинейный.Актуальность темыАктуальность работы обусловлена тем, что существующая сейчас стандартная модель электрослабых и сильных взаимодействий,несмотря на то, что получила множество экспериментальных подтверждений и с высокой точностью описывает явления микромирана малых расстояниях, все-таки не может считаться окончательнойтеорией, поскольку она имеет ряд нерешенных проблем. Основнымэкспериментальным аргументом в пользу необходимости расширения СМ является обнаружение в последнее время в ряде экспериментов (SNO, Super-Kamiokande, KamLAND и др.) осцилляций солнечных, атмосферных, реакторных и ускорительных нейтрино, чтоозначает несохранение электронного, мюонного и тауонного чисел(при сохранении полного лептонного числа).

Поэтому исследованиереакций, в которых нарушается закон сохранения лептонного числа,открывает возможность проверки различных теорий, расширяющихСМ.Цель работыЦелью настоящей диссертационной работы является изучение ред4ких распадов мезонов с несохранением лептонного числа в рамкахрасширения СМ, включающем массивные майорановские нейтрино, и в суперсимметричном расширении СМ с несохранением Rчетности, обусловленным трилинейными и билинейными юкавскимивзаимодействиями.Научная новизна работы состоит в том, что в ней впервые:1. В рамках расширения СМ, включающем майорановские нейтрино (СММН), с использованием гауссовой модели для мезонных амплитуд Бете–Солпитера получены выражения для относительных вероятностей распадов K- и D-мезонов типа (1).2.

Показано, что существующие прямые экспериментальные ограничения на относительные вероятности изученных в рамках СММНраспадов слишком слабы и не позволяют установить верхниеграницы значений эффективных масс майорановских нейтрино(2) и (3).3. В рамках СММН найдены косвенные ограничения на относительные вероятности редких мезонных распадов с использованием полученных к настоящему времени экспериментальных ограничений на параметры лептонного смешивания и массы нейтрино.4. Получены выражения для относительных вероятностей распадов мезонов в суперсимметричном расширения СМ с несохранением R-четности (6 RМССМ), обусловленным трилинейнымиюкавскими взаимодействиями.5. На основе указанной теории найдены верхние границы относительных вероятностей распадов K- и D-мезонов с учетом существующих ограничения на суперсимметричные параметры.6.

Получены выражения для относительных вероятностей распадов мезонов в 6 RМССМ с несохранением R-четности, обусловленным билинейными юкавскими взаимодействиями.7. Найдены верхние границы относительных вероятностей распадов K- и D-мезонов в той же теории с использованием известных5ограничений на суперсимметричные параметры.Практическая ценностьПолученные в данной работе результаты можно использовать дляисследования теорий, расширяющих СМ. Ограничения на относительные вероятности редких распадов мезонов, полученные в рамках расширения СМ, включающем майорановские нейтрино, а также в суперсимметричном расширении СМ с несохранением R-четности, обусловленным трилинейными и билинейными юкавскимивзаимодействиями, отражают эффективность различных механизмов распадов.Апробация диссертацииОсновные результаты, вошедшие в диссертацию, докладывались иобсуждались на следующих конференциях: 12th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics (Москва, 2005); 2nd Vienna CentralEuropean Seminar on Particle Physics and Quantum Field Theory “Frontiers in Astroparticle Physics” (Vienna, 2005); Научной сессии-конференции секции ЯФ ОФН РАН «Физика фундаментальных взаимодействий» (Москва, 2005); Международной летней школе им.

Гельмгольца «Физика тяжелых кварков» (Дубна, 2005); Научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2005); Научной конференции «Ломоносовские чтения» (Москва, 2006); 14th InternationalSeminar on High Energy Physics “Quarks–2006” (Санкт-Петербург,2006); XIII международной конференции студентов, аспирантов имолодых ученых «Ломоносов–2006» (Москва, 2006).ПубликацииОсновные результаты диссертации изложены в 7 опубликованныхработах, список которых приводится в конце автореферата.6Структура и объем диссертацииДиссертация состоит из четырех глав, первая из которых является вводной, заключения, двух приложений и списка цитированнойлитературы, который насчитывает 102 наименования.

Общий объем100 страниц, в работе содержится 6 рисунков.СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИГлава 1. ВведениеВ разделе 1.1 дается описание основных свойств нейтрино, какдираковских, так и майорановских, а также механизмов генерацииих масс.В разделе 1.2 излагается формализм Бете–Солпитера (БС), который используется для описания мезона как релятивистского связанного состояния кварка и антикварка. В импульсном представленииБС–амплитуда псевдоскалярного мезона M с 4–импульсом P имеетвид:(4)χP (q) = γ 5 (1 − δM P̂ )ϕP (q),здесь ϕP (q) — скалярнаяфункция, зависящая от выбора модели;.2δM = (m1 + m2 ) mM , mM — масса мезона, состоящего из кварка и антикварка с токовыми массами m1 и m2 и относительным4-импульсом q; P̂ = γ µ Pµ .Глава 2. Майорановский механизмДанная глава посвящена изучению редких распадов K- и D-мезонов с рождением пары лептонов одного знака заряда, обусловленныхобменом массивными майорановскими нейтрино.В разделе 2.1 рассмотрена постановка задачи.Существование нейтринных осцилляций, надежно подтвержденное экспериментально несколькими независимыми группами, означает, что нейтрино являются массивными частицами и при этом сме7шиваются: нейтрино определенных ароматов ν` , входящие в слабыйток вместе с соответствующими заряженными лептонами ` = e, µ, τ ,представляют собой когерентные суперпозиции состояний νi с определенными массами mi :ν` =XU`i νi .(5)iОднако природа массы нейтрино (дираковская или майорановская) остается пока неизвестной, так как наблюдаемые осцилляции,т.

е. нейтринные переходы с изменением аромата, не зависят от типамассы, но означают несохранение отдельных лептонных чисел.Наблюдение же распада мезона, в котором рождается пара одинаково заряженных лептонов, свидетельствовало бы в пользу майорановской массы нейтрино. В разделе 2.2 показано, что в главном порядке теории возмущений по константе связи амплитуда такого процесса описывается двумя фейнмановскими диаграммами, одну изкоторых принято называть «древесной» (t), а другую — «ящичной»(b). Обе диаграммы включают обмен виртуальными майорановскиминейтрино. При этом вклад t-диаграммы в амплитуду процесса выражается через известные константы распада начального и конечногомезонов и является модельно независимым, а b-вклад определяетсяв общем случае адронной динамикой, и для его расчета необходима определенная модель взаимодействия кварков в мезоне.

Характеристики

Тип файла PDF

PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.

Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.

Список файлов диссертации