费米子不同代之间的混合矩阵及其参数化

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费米子不同代之间的混合是粒子物理里一个非常重要的问题,在研究费米子和其他粒子相互作用的过程中起了极其重要的作用。目前,还无法从理论上给出这种混合的解释,尽管如此,费米子混合矩阵的引入从唯象上理解费米子不同代之间的混合给出了一种很好的方式。而对费米子混合矩阵的参数化正是一种有效的初步尝试,这对更好地理解费米子不同代之间的混合具有深刻的意义。在标准模型的框架里,存在三代费米子,那么就需要一个3×3的混合矩阵来描述这三代之间的混合,然后就是引入参数将混合矩阵表述出来,这样对混合矩阵的研究就集中到对参数的研究上。如何选择参数取决于所使用的参数化方法,因此不同的参数化方法所确定的参数及其范围也是不同的,在实际应用中,应该根据具体的需要选取合适的参数化方法,将所研究的物理量更简洁地表达出来。   在本文中,考虑到夸克轻子混合矩阵的普适性,将参数化方法主要归纳为三种,这三种方法分别是标准参数化方法,矩阵元参数化方法,以及小角参数化方法。这三种参数化方法各有其特点,所以在实际应用中各有其重要的作用。   夸克和轻子的不同代之间同样有混合,又同样可以用幺正的混合矩阵来描述,那么夸克部分的混合和轻子部分的混合之间很可能存在某种内在的联系。夸克轻子互补关系的提出在唯象上给出了对应的夸克混合角和轻子混合角之间的关系,有了这些关系式,夸克混合矩阵和轻子混合矩阵便联系在一起。描述两个混合矩阵的独立参数个数也因此而减少,夸克混合矩阵和轻子混合矩阵不再是独立的,可以用一套参数将二者统一描述出来。如果能给出一种基本理论来解释这种夸克轻子互补关系,那么夸克和轻子的混合就确切的联系在一起,甚至可以统一到一个理论框架之内来理解。   本文借助夸克轻子互补关系引入了不同于单位矩阵的另一个夸克混合矩阵的近似,这个矩阵比单位矩阵要更接近实验数据。在此基础上,对夸克混合矩阵重新给出了参数化,并通过和轻子混合矩阵相应参数化的比较对夸克轻子互补关系进行了讨论。   通过对不同的参数化方法里参数的研究发现,对参数的重新定义,可以从一种参数化形式推出另一种参数化形式,即三种参数化方法给出的参数化形式通过参数的变换可以相互转化,因此不同的参数化方法本质上是相通的,区别只是在于具体应用上各有其便利之处。
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