基于扩展的Yang-Mills理论的SU(3)弱电统一模型

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Glashow-Weinberg-Salam模型是描述弱电统一的成功理论,在弱电能标范围内,该模型与实验符合的很好。然而该模型仍然存在一些问题,突出体现在参数过多以及Higgs场引入的人为性与Higgs机制自然性等问题。与此同时,由于实验上的新发现证实中微子是有质量的,以及暗物质的存在等也显示出克服弱电统一标准模型中的问题并进而超越标准模型是理论发展的必然,为此许多学者做出了努力。将Yang-Mills理论进行扩展,进而将其应用到弱电统一的理论中是诸多尝试中的一种。扩展的Yang-Mills理论的基本出发点是在协变导数中,除了包含矢量场还包含标量场。基于扩展的Yang-Mills理论,本文构建了一个SU(3)弱电统一模型,在规范不变性的要求下,将矢量场与标量场作为规范场同时引入到模型中。利用SU(3)代数的一种特殊实现,得到粒子之间的相互作用、粒子的量子数与Glashow-Weinberg-Salam模型给出的结果完全相同。由于扩展的Yang-Mills理论的拉氏量中没有Higgs势能项,这意味着无法直接应用对称性自发破缺的Higgs机制。为了解决这一问题,本文采用动力学破缺的NJL机制实现了规范对称性的动力学破缺,最终得到了与Glashow-Weinberg-Salam模型完全相同的结论。最后利用有限温度下的虚时格林函数理论,得到了破缺的规范对称性恢复的临界温度。相比于Glashow-Weinberg-Salam模型,本模型有以下几个优点:(1)由于本模型选取SU(3)群作为规范群,所以模型中只有一个规范耦合常数,弱电两种相互作用实现了真正的统一。(2)可以直接给出Weinberg角。(3)由于在扩展的Yang-Mills理论中,标量场是作为标量规范场并通过规范不变性的要求引入的,避免了 Higgs场引入的人为性与Higgs机制的自然性等问题。(4)在本模型中,电子(包括μ子、τ子)与Higgs场相互作用的Yukawa项是模型中固有的,这一点与Glashow-Weinberg-Salam模型中人为引入该项相比具有明显的优越性。
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