利用电偶极矩探索超越标准模型的 CP 破坏与 PQ 品质

在一些超越标准模型（SM）的物理模型中，该模型的主要低能后果之一表现为胶子和轻夸克的颜色电偶极矩（CEDM）。我们考察这些 CEDM 是否可通过实验可测量的核与原子电偶极矩（EDM）与 QCD $\theta$-项区分开来，考察情形包括有和无解决强 CP 问题的 Peccei-Quinn（PQ）机制。我们发现，当 EDM 主要由轻夸克 CEDM 在无 PQ 机制情形下诱导时，核子 EDM 呈现出独特模式。在存在 PQ 机制时，QCD $\theta$-参数对应于轴子场的真空值，其可能由 CEDM 或源于紫外（UV）的 PQ 破缺（而非 QCD 反常）诱导，例如量子引力效应引起的 PQ 破缺。我们发现，在有 PQ 机制的情形下，除非不同源的贡献间存在显著抵消，核子 EDM 具有相似模式，而与 CEDM 和 $\theta$-项中何者为 EDM 主导源无关。相比之下，某些原子核或原子 EDM 可具有显著依赖于 EDM 主导源的特征模式，这可能允许识别 CEDM 与 $\theta$-项中的主导源。然而，将胶子 CEDM 与 QCD $\theta$-参数区分开来需要胶子 CEDM 诱导的低能参数的额外知识，而目前尚不具备。我们的结果表明，EDM 可揭示 CEDM 的明确信号，同时识别轴子真空值的起源，但这需要胶子 CEDM 诱导的低能参数的进一步知识。