标准模型里的希格斯系统.pdf

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1、分类号密级公开编号碛士研究被嗲像伦式题目标准模型里的希格斯系统学院（所、中心）专业名称粒子物理与原子核物理研究生姓名李童艳学号导师姓名李云德职称教授年月扉页论文独创性声明及使用授权本论文是作者在导师指导下取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研宄成果，不存在剽窃或抄袭行为。与作者一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。现就论文的使用对云南大学授权如下：学校有权保留本论文（含电子版），也可以采用影印、缩印或其他复制手段保

2、存论文；学校有权公布论文的全部或部分内容，可以将论文用于查阅或借阅服务；学校有权向有关机构送交学位论文用于学术规范审査、社会监督或评奖；学校有权将学位论文的全部或部分内容录入有关数据库用于检索服务。内部或保密的论文在解密后应遵循此规定）研宄生签名：导师签摘要摘要本文详细推导了标准模型中的希格斯系统及希格斯玻色子的衰变宽度并和实验结果相对比，验证希格斯机制的正确性。首先从弱电统一理论中弱玻色子质量问题为切入点，引入希格斯机制；后以规范理论为例详细推导了希格斯机制并引入到标准模型里，成功地解释了标准模型中弱

3、玻色子质量不为零的问题；接着推导希格斯玻色子的衰变宽度，以此为理论依据寻找希格斯玻色子；最后简单叙述其它超越标准模型的希格斯系统。关键词：标准模型；弱电统一；希格斯机制；衰变宽度云南大学硕士学位论文，目录目录摘要目录第一章引言一一问题的引入第二章希格斯机制§电弱理论的建立§电弱对称性自发破缺§自发对称性破缺的现象§戈德斯通定理§希格斯机制§希格斯机制用于标准模型中第三章希格斯机制的实验验证§实验验证希格斯机制的理论依据§标准模型中希格斯玻色子的耦合§希格斯玻色子的衰变及产生§希格斯玻色子的质量§实验验证

4、希格斯玻色子的存在§质量§宽度§信号强度§不同横截面第四章总结§超越标准模型的希格斯机制§总结与展望参考文献云南大学硕士学位论文致谢第一章引言一一问题的引入第一草引言问题的引入标准模型（隶属量子场论的范畴，并与量子力学及狭义相对论相容。它是规范场论，即它把费米子（轻子和夸克）跟玻色子（即力的传播者）配对起来，以描述费米子之间的力。由于每组中间玻色子的拉格朗日函数在规范变换中都不变，所以这些中间玻色子就被称为规范玻色子。所包含的玻色子有：胶子强相互作用的媒介粒子，自旋为有种；光子电磁相互作用的媒介粒子，自

5、旋为，只有种；及玻色子弱相互作用的媒介粒子，自旋为，有种；还有我的论文中将要详细介绍的希格斯玻色子导致规范群的自发对称性破缺，与费米子有汤川稱合，亦是惯性质量的源头。描述了强相互作用、弱相互作用及电磁相互作用这三种基本相互作用（引力相互作用并不包含在中）。到目前为止，几乎所有对以上三种相互作用的实验的结果都合乎这套理论的预测。但是标准模型还不是一套万有理论，主要是因为它并没有描述到引力相互作用。但它成功为量子电动力学（详细情况可参考书籍即电磁相互作用、弱相互作用和强相互作用提供了一个统一的数学形式化框架

6、。它是一个规范群为⑴的规范场论。其中，是强相互作用的规范群；是电弱相互作用的规范群。在建立给出统一的框架中问题首先出现在弱电统一理论—里。弱相互作用理论弱作用的历史可参考书籍是由费米等人首先提出来的。他们认为四个费米子的相互作用具有直接稱合形式，称之为四费米子直接稱合理论。后经长期分析，综合实验结果提出费米普适理论。但即使改进的费米普适理论也仍然存在着不满足矩阵的么正条件，违背相对性原理和不可重正化等问题。对费米模型的一个自然的改进是把四个费米子的直接稱合换成通过交换某种媒介粒子的親合，作为一种三粒子稱

7、合的二阶过程，这便是中间玻色子模型。这就像电子之间交换光子稱合的—样，事实上费米就是根据与二阶过程的类比而提出流流稱合形式的。弱作用与的相似性一直是支配弱相互作用领域研究的主导思想。中间玻色子模型同样对弱玻色子提出要求，其中，二阶过程要在低能时近似成为四费米子类点状稱合，因此玻色子（即弱玻色子）必须在低能时仍有很短的波长，亦即玻色子要有很大的质量。这便是问题的来源！下面我们来简述一下为何玻色子拥有很大的质量后便会出现问题。我们知道量子场论的基本观念在上世纪年代发生了深刻的转变，引领这一云南大学硕士学位论

8、文转变的是杨振宁和在年提出的一个观念。他们在一篇短文中说明了他们的工作想法：“与电荷守恒类似地，同位旋守恒表明存在一个基本的不变性定律。在前一情形，电荷是电磁场的源。在这种情形，规范不变性是一个重要的概念，它紧密联系于（电磁场的运动方程（流密度的存在以及（在荷电场与电磁场之间可能的相互作用。我们尝试将这个规范不变的概念推广运用到同位旋守恒，结果表明一个十分自然的推广是可能的。同位旋守恒等同于所有相互作用在同位旋转动下不变。这意味着，正如我们