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物理学院特聘副教授王金伟在《物理评论快报》上发表论文
文:物理学院 王金伟 图:物理学院 王金伟 来源:物理学院 时间:2023-08-30 7113

  近日,电子科技大学物理学院粒子与核物理研究团队特聘副教授王金伟与上海交通大学李政道研究所教授Tsutomu T. Yanagida以及博士后Yu-Cheng Qiu在物理学顶尖期刊《物理评论快报》(Physical Review Letters)上发表论文“High-Quality Axions in a Class of Chiral U(1) Gauge Theories”。王金伟副教授为论文的通讯作者。

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  在该论文中,基于U(1)规范对称性以及N对手征费米子,该研究团队提出了一个新的、统一的理论框架。该理论框架可以提供一系列高品质(high quality)轴子,它们可以作为暗物质、暗能量的候选者,此外也可以解决强CP问题(strong CP problem)。

  众多宇宙学以及天文学观测表明暗物质(dark matter)和暗能量(dark energy)是宇宙的主要成分。通过对宇宙微波背景辐射(CMB)的观测,人们甚至可以知道宇宙中各种组分的占比,其中暗物质约占26%,暗能量约69%,剩下的人类已知物质仅占不到5%。对暗物质、暗能量的探索,已经成为粒子物理最前沿的问题之一。

  此外,在量子色动力学(QCD)的拉式量中,原则上可以引入一个θ项,该项是规范不变以及洛伦兹不变的,但它的存在会在强相互作用中引入CP破坏效应。然而,在强相互作用中目前没有观测到CP破坏的迹象。特别地,中子电偶极矩的实验测量结果对θ的数值给出了严格的限制,即θ应小于10^-10。为什么θ值这么小?这个问题就是著名的强CP问题。

  通常而言,上述的每一个科学问题都是相互独立的,而且针对每一个课题都有大量的理论模型被提出。在该研究工作中,作者们首次把上述三个科学问题放进了一个统一的、简洁的理论框架当中。该理论框架有如下特点:(1)粒子谱非常简洁,包括两个复标量场以及N对手征费米子;(2)规范U(1)对称性保证了轴子的高品质;(3)当手征费米子服从不同的群表示时,产生的轴子可以作为暗物质或者暗能量的候选者;(4)QCD轴子的domain wall number很自然是1,从而避免了domain wall问题;(5)当轴子作为暗能量候选者时也可以解释观测到的各向同性宇宙双折射(isotropic cosmic birefringence)现象。

  从历史来看,粒子物理理论的发展就是一个不断统一的过程,例如电与磁的统一、电磁相互作用与弱相互作用的统一等等。而该研究团队所提出的理论框架也是顺应这一发展趋势。此外,这一理论框架也包含着丰富的唯象学内涵,而且其正确性也有望在不久的将来的实验中得到检验。

  王金伟现为电子科技大学物理学院特聘副教授,研究领域为高能理论物理,研究方向集中在超越标准模型新物理“唯象”与“理论”的交叉方向,是高能物理理论研究最前沿热门方向之一。近年来在相关领域做出了一系列重要工作,完成学术论文15篇,其中在国际权威学术期刊Phys.Rev.Lett.,JHEP,Phys.Rev.D,JCAP等发表论文14篇(第一作者及通讯作者11篇,包括2篇顶尖期刊,总引用192次,h-index 9。

  《物理评论快报》(Physical Review Letters)是美国物理学会APS于1958年主办的高水平学术期刊,主要发表重要的物理研究成果。《物理评论快报》是物理类影响因子最高的学科综合性期刊,是世界最著名的物理学顶级学术刊物,中科院JCR分区Q1,2023影响因子8.6。

 

  论文链接:https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.131.071802


编辑:李果  / 审核:李果  / 发布:陈伟

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