摘要: 对称性在理论物理中处于核心地位。基于对称性的量子场论为统一地描述自然界的各种相互作用提供了理论框架。在该框架中建立的粒子物理标准模型(SM)在解释微观尺度上发生的各种过程方面，取得了巨大的成功。标准模型在对撞机实验上得到了广泛而且精确... 展开 对称性在理论物理中处于核心地位。基于对称性的量子场论为统一地描述自然界的各种相互作用提供了理论框架。在该框架中建立的粒子物理标准模型(SM)在解释微观尺度上发生的各种过程方面，取得了巨大的成功。标准模型在对撞机实验上得到了广泛而且精确的检验，其预言的Higgs粒子，也在欧洲大型强子对撞机(LHC)上被发现。这些实验确立了标准模型作为GeV能标上有效理论的正确性。然而在寻找更高能标上（TeV及以上）的基本理论方面，对撞机实验却遇到了瓶颈。 超出标准模型的新物理其存在证据集中在宏观尺度和大尺度上，包括观测到的太阳中微子和大气中微子振荡现象，以及宇宙学上对宇宙组分的测量结果。中微子实验精确测量了中微子的混合参数，而Planck卫星实验则精确测量了微波背景辐射(CMB)，这些实验结果给出了超出标准模型新物理的确凿证据。从扩充标准模型的对称性角度来研究新物理，是研究这些超出标准模型实验现象的最直接和有效的方法。在本文中，我们考虑利用三代费米子之间的SU(3)F规范代对称性对标准模型进行扩充，并探讨利用该对称性解释上述超出标准模型实验现象的可行性。 在论文的前两章，我们对量子场论的发展和粒子物理标准模型的结构，以及从对称性角度对其进行扩展的一些尝试，进行了简单的介绍。在论文的第三章，我们介绍了利用SU(3)F规范代对称性扩展的标准模型，其对称性自发破缺的方式以及代规范玻色子的质量谱。该模型可以为左手中微子提供质量和混合，并且能够对费米子质量的等级结构给出简单的解释。模型中出现的树图阶味道改变中性流(FCNC)过程，可以将代对称性破缺能标限制在300TeV量级，而其中最轻的代规范玻色子质量可以达到100TeV。这些代规范玻色子对于一些轻子味道数破坏过程以及介子的Rare Decay过程会有贡献，其对应的分支比在10-16量级，低于实验的限制。 在第四章，我们简单地介绍了中微子振荡现象，以及利用味对称性对中微子的混合给出解释。我们展示了如何利用离散的A4对称性来简单解释中微子的Tri-Bimaximal混合矩阵，以及利用第三章中介绍的SU(3)F规范代对称性模型来解释中微子的质量和振荡。我们还给出了实验结果对轻子部分CP破坏角度的限制。 在论文的第五章，我们介绍了暗物质存在的证据，并介绍了利用SU(3)F规范代对称性扩展的左右手对称模型。该模型中的第一代右手中微子可以作为温暗物质的候选者。通过标准的热产生机制，得到其剩余丰度为观测值的100倍左右。我们介绍了如何利用熵产生机制来稀释这些过量产生的温暗物质，以得到正确的暗物质剩余丰度。 论文的第六章给出了我们的结论和展望，SU(3)F规范代对称性模型可以为中微子振荡提供解释，并提供可能的温暗物质候选者。模型中包含新的CP破坏源，可以帮助解释宇宙中的正反物质不对称性。该对称性具有极丰富的现象，可以在将来的100TeV对撞机实验，以及对一些FCNC衰变过程的精确测量中，找到其存在的证据。 收起