寻找超出标准模型的新物理已经成为了当代粒子物理学的主要研究课题之一。这一重要研究领域包括了在粒子对撞机上直接寻找新的粒子和新的反应道,在味物理中间接探究新物理效应,以及在宇宙学上直接或间接探测新迹象。这些基础研究的主要动机既有来自现有理论的不足,也有来自实验上长期存在着的与标准理论相互矛盾的反常现象。众所周知,标准模型中微子是无质量的费米子。但上个世纪末对中微子振荡效应的实验观测证实了中微子不仅有质量,而且其质量标度远远小于标准模型中的夸克和轻子质量。这一确凿的实验现象业已令中微子质量起源成为了一个超出标准模型的基本理论问题。从理论上说,中微子可以是马约拉纳（Majorana）费米子,也可能是狄拉克（Dirac）费米子。在当下广泛的理论研究中,马约拉纳型中微子似乎受到更多的关注。然而,马约拉纳型中微子预言的轻子数破坏过程,例如,无中微子双β衰变（neutrinoless double beta decay）,在经过长期的实验探测后至今仍未得到证实。这一现状也促使了一部分理论家关注于狄拉克型中微子。事实上,类似于马约拉纳中微子的研究,狄拉克中微子同样能带来丰富的唯象学。这涵盖了在对撞机上探测解释狄拉克中微子质量的新粒子,在味物理中发现由狄拉克中微子带来的新物理效应,以及在宇宙学,尤其是通过对大爆炸核合成（big-bang nucleosynthesis,BBN）以及宇宙微波背景（cosmic microwave background,CMB）的观测来间接探测右手（right-handed）狄拉克中微子,甚至是在暗物质探测过程中发现狄拉克中微子与暗物质的协同作用效应。在本博士论文中,我们将在狄拉克型中微子的基础上探究中微子带来的新物理唯象学。我们将讨论目前解释狄拉克中微子质量的两种最直接而简单的理论方法:标准模型希格斯机制（SM Higgs mechanism）和类希格斯机制（Higgs-like mechanism）。受早期研究由狄拉克中微子实现的宇宙正反物质不对称性的启发,即狄拉克轻子生成（Dirac leptogenesis）机制,我们将着重讨论类希格斯机制,并基于这一质量生成机制,我们提出一种新的、纯热力学性的狄拉克轻子生成（purely thermal Dirac leptogenesis）机制,并讨论相应的两种表现形式:汤川（Yukawa）结构依赖的和汤川结构无关的结果。基于汤川结构无关的纯热力学狄拉克轻子生成机制,我们分析该机制对中微子混合矩阵的理论筛选,以及在宇宙学上可探测的新物理效应。狄拉克中微子除了可以通过纯热力学狄拉克轻子生成机制参与宇宙正反物质不对称的生成,它还可以耦合到暗物质。为了给出一种关联性的新物理效应,我们将构造简单的暗物质模型,其中暗物质残余密度（relic density）的产生将通过右手狄拉克中微子通道（right-handed Dirac neutrino portal）实现。我们将考虑通过一些经典的生成机制来协同产生暗物质和右手狄拉克中微子,这包括“冻入”机制（freeze-in mechanism）和“超FIMP”机制（super-feebly interacting massive particle（super-FIMP）mechanism）,然后根据这些机制,我们分析相关的宇宙学效应。本论文由如下章节构成:在第一章中,我们将简要介绍粒子物理学和宇宙学中的标准模型及其现状,并引出中微子的质量问题以及与之相关的宇宙正反物质不对称性问题和协同产生暗物质残余密度的问题。在第二章中,我们将介绍两种狄拉克中微子质量生成的基本方法。在第三章中,我们通过介绍经典的狄拉克轻子生成机制引出我们建立的纯热力学狄拉克轻子生成机制,并分析该机制对中微子混合矩阵的筛选作用,以及在宇宙学上可探测的新物理效应。在第四章中,我们将构造简单的暗物质和右手狄拉克中微子的相互作用,并给出关联性的新物理效应。最后,我们在第五章给出本论文的总结和展望。