暗物质现象学研究

发布时间：2023-03-22 23:35

　　粒子物理标准模型是二十世纪最重要的物理学成果之一,它描述了组成物质的基本粒子及其相互作用,在唯象上取得了巨大成功。然而标准模型并不是一个十分完整的理论,暗物质就是它不能解释的问题之一。大量实验观测证明暗物质占宇宙总能量的四分之一左右,是宇宙中物质的主要组成部分。在粒子物理学中,为了解释暗物质问题,人们提出了各种各样的新物理模型,如超对称,额外维,轴子模型等。本文主要研究两种简单的标准模型拓展理论。第一种是Higgs粒子传递的标量暗物质(Higgs-portal scalar dark matter model,HSDM)模型。该理论在标准模型的基础上引入一个标量单态s作为暗物质,其中s只与标准模型中的Higgs粒子耦合。模型中的自由参数只有暗物质质量m_s和耦合常数?,因此对实验限制比较敏感。我们考虑了s是实标量和复标量的两种情况。通过普朗克卫星给出的暗物质残留密度,暗物质直接探测实验LUX2016和XENON1T的最新数据,LHC上间接给出的Higgs粒子不可见衰变分支比,和Fermi-LAT、H.E.S.S.给出的gamma射线谱等实验限制,我们将实标量暗物质质...

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【学位级别】：硕士

【文章目录】：
中文摘要
英文摘要
1 引言
2 理论准备
    2.1 标准模型简介
    2.2 标准模型存在的问题
    2.3 标准宇宙学
3 暗物质简介
    3.1 暗物质存在的证据
        3.1.1 星系旋转曲线
        3.1.2 引力透镜和星系团碰撞
        3.1.3 宇宙微波背景辐射
    3.2 暗物质理论简介
        3.2.1 暗物质的分类
        3.2.2 暗物质候选粒子
        3.2.3 暗物质残留密度计算
    3.3 暗物质的探测
        3.3.1 直接探测
        3.3.2 间接探测
        3.3.3 对撞机上产生
4 Higgs粒子传递的标量暗物质模型
    4.1 模型介绍
    4.2 暗物质残留密度
    4.3 直接探测
    4.4 间接探测
        4.4.1 Higgs粒子不可见衰变
        4.4.2 gamma射线谱
    4.5 小结
5 Majorana暗物质有效场理论
    5.1 理论介绍
    5.2 暗物质残留密度的计算
    5.3 直接探测限制
    5.4 应用
        5.4.1 singlet-doublet暗物质模型
        5.4.2 MSSM模型
    5.5 小结
6 总结与展望
致谢
参考文献
附录
    A.热力学平均湮灭截面计算
    B.作者在攻读硕士学位期间发表/待发表的论文目录
    C.作者在攻读硕士学位期间参加的学术交流活动



本文编号：3767815