《基於有效場論的暗物質若干前沿問題研究》是依託中山大學，由張宏浩擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：基於有效場論的暗物質若干前沿問題研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：張宏浩
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
儘管標準模型取得了很大的成功並且LHC實驗最近也發現了疑似Higgs粒子的一個新粒子，但標準模型在理論和實驗上存在的一些問題，特別是它不能為天文學界廣泛接受的暗物質的主要成分提供候選粒子，預示著超出標準模型新物理的可能存在。近年來暗物質的直接、間接和對撞機探測實驗取得了很大的進展，緊密聯繫這些實驗開展唯象研究，有望獲得新的重要發現。我們將運用與具體模型無關的有效場論的辦法，對暗物質粒子與普通粒子之間有效相互作用有關的物理開展一系列新的唯象學研究。我們具體準備研究：(1)在有效場論模型中研究暗物質運動學脫耦過程及其對結構形成特別是暗物質最小子結構形成的影響；(2)用馬爾可夫鏈蒙特卡羅算法研究有效場論模型中的多個耦合常數對暗物質探測實驗（如AMS-02等）未來可能信號的擬合；(3)研究暗物質與普通粒子之間有效相互作用對搜尋超出標準模型新物理的影響。
結題摘要
粒子物理的標準模型並不完美，它在理論上存在的一些問題以及它不能為天文學界廣泛接受的暗物質的主要成分提供候選粒子，預示著超出標準模型新物理的可能存在。在本項目的資助下，我們用有效場論等方法研究了暗物質的前沿問題和超出標準模型的新物理，主要包括：(1)在有效場論的框架下，我們研究了標量多重態最小暗物質模型的朗道極點、真空穩定性等理論自洽性問題和遺蹟密度、直接探測等現象學限制。(2)運用有效場論的方法，我們建立了包含多種費米子和標量電弱多重態的比最小暗物質模型更複雜一些的理論模型，並研究了這些模型在未來的正負電子對撞機上的探測靈敏度。(3)我們研究了用暗物質和天體物理來源解釋AMS-02實驗測得的正電子和反質子超出結果的可能性。(4)我們研究了如何用額外維模型的低能有效理論解釋標準模型中的費米子代的起源、質量等級及混合等開放問題；我們還研究了如何用額外維模型中的新粒子來解釋歐洲核子中心的LHC實驗結果。我們的研究成果已整理成8篇系統的長論文，其中有6篇發表在國際著名的物理學學術期刊，包括3篇論文發表在Physical Review D，2篇論文發表在Nuclear Physics B，1篇論文發表在European Physical Journal C，另外2篇論文還在審稿過程中。我們的論文成果在國際學術界具有一定的影響力，其中一篇論文被引用高達84次，一篇論文被引用21次，一篇論文被引用15次。
