电弱规范玻色子反常相互作用的分析

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1、辽宁师范大学硕士学位论文1引言迄今为止，在我们所了解的知识里，物质之间存在着四种基本的相互作用，即引力相互作用，电磁相互作用，强相互作用以及弱相互作用。而电弱统一理论就是研究其中的电磁相互作用和弱相互作用所构成的理论。在微观物理学的知识范围内，电磁相互作用理论涉及到了物质之间的基本相互作用，占据着极其重要的位置，其量子理论属于量子电动力学，是一种规范的理论。而弱相互作用理论则是费米提出来的一种用于解释原子核的卢衰变的理论。将这两种相互作用统一后，形成同一种相互作用，那么其不同的表现形式就是电弱相互作用。在电弱统一理论的框架内，需要引进4种规范场，

2、相应的涉及到了4种规范粒子，即光子，传递电磁相互作用，并且其静质量为0；W+粒子，传递弱相互作用，带有正电，其质量约为80GeV；W一粒子，传递弱相互作用，带有负电，其质量约为80GeV；Zo粒子，传递弱相互作用，不带电，其质量约为90GeV。电弱统一理论已经经过了实验的检验，属于科学的理论之一。满足全部可能的算符对称性需求构成了有效的拉氏量[4】，这个似乎包括我们所有物理描述，但是它所包含的粒子通常情况下是在实际生活中能够测量到的。当我们所研究的内容不涉及具体的新物理模型时，研究新物理的低能效应可以用有效的拉氏量方法，并且这也是很方便的。但是我

3、们首先要确定好低能有效理论粒子谱以及其对称性。在粒子物理标准模型(SM)框架内，三线和四线矢量玻色子耦合完全取决于su(2)×U(1)的规范对称性。研究这些相互作用不仅可以确定这个模型，而且暗示存在着更高能标下的新物理迹象。三线规范玻色子的耦合是在LEP上研究的，并且在Tevatron上产生的矢量玻色子对仍然在仔细的观察之中[5，6】。然而，我们才开始研究四线规范玻色子的耦合[7，8】。如果观测到任何偏离SM预测的，那么三线和四线规范玻色子耦合的独立检验就能给我们提供重要的信息，那就是超出标准模型的新物理信号[9]。比如，对于四规范玻色子耦合而言

4、，重玻色子的交换可以形成树阶的贡献，同时它影响的三线规范顶点只是为了出现单圈水平，因此关于四线的那个就取消了。基于su(2)QU(1)规范对称性的标准模型的电弱相互作用预测了用所有现在实验数据实现的费米子矢量玻色子的耦合[10]。尽管如此，三线和四线矢量玻色子电弱规范玻色子反常相互作用的研究相互作用仍然缺乏相同的准确性去进一步确认规范相互作用，或者指出新物理超出标准模型。电弱对称性破缺相互作用在高能情况的规范玻色子散射中具有非常重要的作用，即避免幺正性破缺使大矢量玻色子散射振幅在TeV的规模[11】。电弱对称性破缺有两个可能的形式导致了不同的方法

5、解决幺正性问题：(1)有一个标量粒子的重量小于!TeV，即标准模型Higgs玻色子；(2)这个粒子是不存在w和z玻色子的纵向部分，称为高能下的强相互作用。在后一种情况下，对称性破缺的发生是由于一些复合算子的非零真空期待值与新基本物理有关。在本文中，首先介绍了电弱统一理论的相关知识，接下来引入了有效拉氏量，介绍了有效拉氏量方法，再者就是我的工作部分，在4．1节简单阐述了标准模型中的电弱规范玻色子之间的相互作用。4．2节中说明了在对撞机上规范玻色子的四线耦合，并详细地介绍了其形式体系。同时运用有效的拉氏量描述了电弱规范玻色子之间的相互作用。其耦合分成

6、三类(1)只含有D“m的有效拉氏量；(2)既含D“垂又含规范场强的有效拉氏量；(3)只含规范场强的有效拉氏量。然后，给出了Cs．o和Cs，1的FeynRules代码，接下来用FeynRules推导电弱规范玻色子反常相互作用的费曼规则。文章的最后为第五章，进行了总结。2辽宁师范大学硕士学位论文2电弱统一理论简介SU(2)×U(1)的电弱统一模型是Glshow在1961年提出来的，但该理论的发展与完善是由Weinber9和Salam在1967一一1968年这两年时间完成的，他们是在规范场理论的基础上，运用对称性自发破缺机理实现的。Hooft与Velm

7、an等人又在1971年和1972年这两年时间里证实了此理论可重整化。该理论在推广的过程中也遇到了一些困难，即当涉及到夸克和强子时，不知道怎么确保不出现奇异数改变中性流。随着这个问题的出现，夸克混合机理于1970年被提出来，即GIM机理，这是由Glashow，Ilipulos和Maiani提出。GIM机理预示着存在粲夸克及其质量。1974年了／1If介子(粲夸克和其反粒子组成夸克对)被丁肇中和伯顿．里克特分别独立发现，这确实也表明存在粲夸克，也证明了GIM机理预言粲夸克的质量是正确的。将GIM机理由粲夸克推广满足3代夸克的情况是由Kobayashi

8、和Maskawa在1973年实现的。经过这十几年数位科学家的努力建成了su(2)×u(1)电弱统一规范理论，涉及到轻子与夸克两个方面。2