中大新聞網訊（通訊員韓成成）在粒子物理中，標準模型精確的描述了夸克輕子等微觀粒子的相互作用。同時宇宙學標準模型也精確描述了宇宙早期至今的演化。但是仍然有很多問題亟待解決，例如為什么中微子有微小的質量、宇宙早期的快速膨脹(暴脹)是如何發(fā)生的、為什么我們的可見物質是以重子物質為主，反重子卻很少。
中山大學物理學院韓成成副教授團隊發(fā)現(xiàn)，如果在標準模型基礎上只引入一個新粒子——希格斯三重態(tài)，上述三個問題將會得到同時解決。其中中微子質量是由希格斯三重態(tài)的真空破缺產生，暴脹是由標準模型希格斯和希格斯三重態(tài)的混合態(tài)提供，而重子不對稱性可以通過Affleck-Dine機制來實現(xiàn)，從而使得上述三個問題得到同時解決。另一方面，該模型預言希格斯三重態(tài)只能衰變到兩個輕子，從而為其在對撞機上的直接尋找提供了獨特的檢驗信號，同時該粒子也可以在輕子味破壞的實驗中進行間接尋找。此模型預言中微子必然是馬約拉納費米子，未來的無中微子雙貝塔衰變實驗將會對此預言進行驗證。同時該模型預言的宇宙學信號也可以在未來的宇宙微波背景輻射實驗LiteBIRD上進行檢驗。
圖1：能夠同時解釋暴脹、中微子質量和重子不對稱性的參數(shù)空間。橫坐標為希格斯三重態(tài)的質量，縱坐標是標準模型希格斯與希格斯三重態(tài)耦合的大小，其中黑色、藍色、灰色及紅色區(qū)域是被排除的區(qū)間。
中山大學為本研究工作唯一的通訊單位。中山大學物理學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)。韓國基礎科學研究院的博士后Neil D. Barrie博士和美國加州伯克利大學及東京大學卡弗里數(shù)物連攜宇宙機構的Hitoshi Murayama(村山齊)教授參與了此項工作。該研究工作得到了廣州市科技局、中山大學百人計劃的支持。該研究成果于2022年4月6日以“Affleck-Dine Leptogenesis from Higgs Inflation”為題在線發(fā)表在Physical Review Letters上。
論文鏈接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.141801
