狄拉克中微子与Z4对称性下的暗物质稳定性:一种新型关联

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本文探讨了将暗物质的稳定性与中微子的狄拉克性质相联系的可能性,提出了一种基于Z4离散轻子数对称性的简单理论框架。在这一理论模型中,被称为I型跷跷板机制(Type-I seesaw mechanism)被用来生成微小的狄拉克中微子质量。这种机制暗示了可能存在一种稳定的弱相互作用大质量粒子(Weakly Interacting Massive Particles, WIMPs),即暗物质候选者。 Z4离散对称性在物理学中扮演着关键角色,因为它能够保证中微子的狄拉克率(Dirac mass)保持一致,这是狄拉克中微子理论的一个核心特性,即它们具有双重态,既有左旋也有右旋版本。在标准模型中,中微子被认为是Majorana粒子,即它们自旋和粒子-反粒子是重合的,但若它们是狄拉克粒子,则意味着它们具有独特的物理性质,如具有质量且可以与其他粒子发生干涉效应。 通过I型跷跷板机制,一个大的对称性破缺(symmetry breaking)发生在高能量层面上,产生小的中微子质量,同时保持了暗物质候选物的稳定性。这种稳定性源于Z4对称性的残留效应,它确保即使在低能量宇宙中,暗物质粒子仍能保持其质量不变,从而符合暗物质的基本特征——在宇宙的大部分时间里不参与强相互作用,且在宇宙早期即冻结其数量。 在本文中,作者Salvador Centelles-Chuliá、Ernest Mab、Rahul Srivastava和José W. F. Valle来自西班牙瓦伦西亚大学和加州大学河滨分校的研究团队,结合了中微子物理学与暗物质理论,提供了一个创新的视角来解释这两个未解谜团之间的潜在联系。他们所提出的理论不仅为解决中微子质量问题提供了新的途径,还为寻找实验验证暗物质候选物的可能性提供了理论支持。研究结果于2017年发表在《物理学快报B》上,可供物理学家们进一步讨论和验证这个引人入胜的假设。