中大新聞網(wǎng)訊（通訊員韓成成）在粒子物理中，標(biāo)準(zhǔn)模型精確的描述了夸克輕子等微觀(guān)粒子的相互作用。同時(shí)宇宙學(xué)標(biāo)準(zhǔn)模型也精確描述了宇宙早期至今的演化。但是仍然有很多問(wèn)題亟待解決，例如為什么中微子有微小的質(zhì)量、宇宙早期的快速膨脹(暴脹)是如何發(fā)生的、為什么我們的可見(jiàn)物質(zhì)是以重子物質(zhì)為主，反重子卻很少。

中山大學(xué)物理學(xué)院韓成成副教授團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，如果在標(biāo)準(zhǔn)模型基礎(chǔ)上只引入一個(gè)新粒子——希格斯三重態(tài)，上述三個(gè)問(wèn)題將會(huì)得到同時(shí)解決。其中中微子質(zhì)量是由希格斯三重態(tài)的真空破缺產(chǎn)生，暴脹是由標(biāo)準(zhǔn)模型希格斯和希格斯三重態(tài)的混合態(tài)提供，而重子不對(duì)稱(chēng)性可以通過(guò)Affleck-Dine機(jī)制來(lái)實(shí)現(xiàn)，從而使得上述三個(gè)問(wèn)題得到同時(shí)解決。另一方面，該模型預(yù)言希格斯三重態(tài)只能衰變到兩個(gè)輕子，從而為其在對(duì)撞機(jī)上的直接尋找提供了獨(dú)特的檢驗(yàn)信號(hào)，同時(shí)該粒子也可以在輕子味破壞的實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行間接尋找。此模型預(yù)言中微子必然是馬約拉納費(fèi)米子，未來(lái)的無(wú)中微子雙貝塔衰變實(shí)驗(yàn)將會(huì)對(duì)此預(yù)言進(jìn)行驗(yàn)證。同時(shí)該模型預(yù)言的宇宙學(xué)信號(hào)也可以在未來(lái)的宇宙微波背景輻射實(shí)驗(yàn)LiteBIRD上進(jìn)行檢驗(yàn)。

圖1：能夠同時(shí)解釋暴脹、中微子質(zhì)量和重子不對(duì)稱(chēng)性的參數(shù)空間。橫坐標(biāo)為希格斯三重態(tài)的質(zhì)量，縱坐標(biāo)是標(biāo)準(zhǔn)模型希格斯與希格斯三重態(tài)耦合的大小，其中黑色、藍(lán)色、灰色及紅色區(qū)域是被排除的區(qū)間。

中山大學(xué)為本研究工作唯一的通訊單位。中山大學(xué)物理學(xué)院韓成成副教授作為唯一通訊作者，共同第一作者(文章按高能物理慣例姓氏排名)。韓國(guó)基礎(chǔ)科學(xué)研究院的博士后Neil D. Barrie博士和美國(guó)加州伯克利大學(xué)及東京大學(xué)卡弗里數(shù)物連攜宇宙機(jī)構(gòu)的Hitoshi Murayama(村山齊)教授參與了此項(xiàng)工作。該研究工作得到了廣州市科技局、中山大學(xué)百人計(jì)劃的支持。該研究成果于2022年4月6日以“Affleck-Dine Leptogenesis from Higgs Inflation”為題在線(xiàn)發(fā)表在Physical Review Letters上。

論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.141801