Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu các hạt hyperon lạ (s, ss, sss) với rapidity 1.9 < y < 4.9 sinh ra trong va chạm pp năng lượng √ s ≥ 7 TeV trên thí nghiệm LHCb tại CERN

Mục tiêu nghiên cứu của luận án là nghiên cứu các hyperon điển hình như Λ(s), Ξ −(ss), Ω −(sss) trong kênh phân rã chủ yếu của chúng. Mặc dù đây là các quá trình phân rã của ba hạt khác nhau, nhưng ở mức độ quark các kênh phân rã trên tương ứng với cùng một quá trình dịch chuyển quark s.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Dự thảo tóm tắt Luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu các hạt hyperon lạ (s, ss, sss) với rapidity 1.9 < y < 4.9 sinh ra trong va chạm pp năng lượng √ s ≥ 7 TeV trên thí nghiệm LHCb tại CERN ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN ——————————————— NGUYỄN THỊ DUNG NGHIÊN CỨU CÁC HẠT HYPERON LẠ (s, ss, sss) VỚI RAPIDITY 1.9 < y < 4.9 SINH RA TRONG VA CHẠM pp NĂNG √ LƯỢNG s ≥ 7 TeV TRÊN THÍ NGHIỆM LHCb TẠI CERN Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử Mã số: 62 44 01 06 DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Hà Nội - 2016 1 Mở đầu Theo quan niệm chính thống hiện nay, vũ trụ có nguồn gốc từ vụ nổ lớn (Big Bang). Tại thời điểm ban đầu vũ trụ tồn tại ở trạng thái Quark-Gluon-Plasma (QGP), sau đó các quark kết hợp với nhau (hadronization) tạo ra các hadron (proton, neutron, . . .), hình thành lên các hạt nhân nguyên tử đầu tiên. Mặc dù chúng ta không thể thực hiện Big Bang trong phòng thí nghiệm để kiểm tra lý thuyết chính thống, những vụ nổ như vậy ở quy mô rất nhỏ có thể được tạo ra bằng cách va chạm các hạt (ion, proton) tại năng lượng cao. Như vậy lý thuyết vũ trụ học (thế giới vĩ mô) lại có cơ sở thực nghiệm dựa trên vật lý hạt cơ bản (thế giới vi mô). Máy gia tốc LHC thực hiện va chạm proton-proton (pp) tại năng lượng cao cỡ TeV cho phép khảo sát QGP tương đương với thời điểm khoảng 10−12 s sau Big Bang. Do chưa hiểu biết đầy đủ quá trình tạo ra quark trong tương tác mạnh lẫn quá trình hadronization, các nhà vật lý đành phải phát triển các mô hình hiện tượng luận nhằm giải thích các quá trình trên. Tuy nhiên các mô hình trên cho các kết quả không hoàn toàn tương thích với nhau nên cần được kiểm chứng bằng các kết quả thực nghiệm. Để góp phần nhỏ bé vào việc thu các kết quả thực nghiệm phục vụ mục đích trên, chúng tôi đã chọn nội dung đề tài: Nghiên cứu các hạt hyperon lạ (s, ss, sss) với rapidity 1.9 < y < 4.9 √ sinh ra trong va chạm pp năng lượng s ≥ 7 TeV trên thí nghiệm LHCb tại CERN nhằm đóng góp một phần kết 2 quả thực nghiệm cho quá trình sinh ra các quark lạ bằng cách sử dụng số liệu ghi được trên thí nghiệm này. Các hyperon lạ được lựa chọn làm chủ đề nghiên cứu, bởi vì quark lạ s có khối lượng nhỏ nhất trong các quark nặng nên được sinh ra rất nhiều trong va chạm pp trên máy gia tốc LHC. Thêm vào đó, việc phân biệt quark s với năng lượng cao tương đối dễ dàng bởi vì chúng hoàn toàn mới được sinh ra, còn proton ban đầu chỉ chứa quark hoá trị u và d. So với các thí nghiệm trước đây như Tevatron và RICH, thí nghiệm LHCb thu nhận số liệu khi pp va chạm với nhau tại năng lượng cao hơn và luminosity lớn hơn (số liệu nhiều hơn, sai số thống kê giảm đi). Trong khi detector của hai thí nghiệm ATLAS và CMS là loại 4π cho phép ghi nhận tất cả các hạt bay ra sau va chạm, detector LHCb lại được chế tạo để tập trung đo các hạt được tạo ra ở phía trước với rapidity cao (2 - 4.9) nơi mà hai detector trên không thể đo được. Đây chính là ưu điểm đặc biệt của detector LHCb do sự sai lệch của các mô hình hiện tượng luận xảy ra chủ yếu ở vùng này. Mục đích của luận án Chúng tôi chỉ nghiên cứu các hyperon điển hình như Λ(s), Ξ−(ss), Ω−(sss) trong kênh phân rã chủ yếu của chúng. Mặc dù đây là các quá trình phân rã của ba hạt khác nhau, nhưng ở mức độ quark các kênh phân rã trên tương ứng với cùng một quá trình dịch chuyển quark s: s → u + W− - u+d + + Chúng tôi đo tỷ số phản hyperon/hyperon như Λ/Λ, Ξ /Ξ−, Ω /Ω−, 3 và đặc biệt là tỷ số Ω/Ξ tại vùng rapidity cao nhằm kiểm định kết quả của các mô hình lý thuyết. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Luận án tập trung nghiên cứu các hạt hyperon Λ(s), Ξ−(ss), Ω−(sss) √ sinh ra trong va chạm pp tại hai mức năng lượng s = 7 và 8 TeV được ghi nhận bởi thí nghiệm LHCb. Trong quá trình làm luận án, nghiên cứu sinh đã và đang trực tiếp tham gia vận hành thiết bị, thu thập số liệu thực nghiệm chung cho toàn thí nghiệm. Sau đó, nghiên cứu sinh tách từ số liệu chung ra phần số liệu chứa các sự kiện hy- peron lạ nhằm phục vụ cho nghiên cứu riêng của mình. Để xác định các tiêu chuẩn lựa chọn sự kiện chứa hyperon lạ, ước tính hiệu suất của phương pháp phân tích, nghiên cứu sinh đã tham gia viết và sử dụng chương trình Monte Carlo của thí nghiệm LHCb với mục đích tạo ra các số liệu mô phỏng. Cả số liệu thật lẫn số liệu mô phỏng đều được phân tích bằng một chương trình chung cho phép xác định các tỷ số phản hyperon/hyperon và tỷ số hyperon(sss)/hyperon(ss) theo các đại lượng rapidity và PT . Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài Các thí nghiệm tại FermiLab (CDF, D0) và tại RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider, Brookhaven Nat. Lab.) cũng như tại LHC (AT- LAS, CMS, ALICE) đều tối ưu hoá detector của mình nhằm phục vụ mục đích nghiên cứu cụ thể nên chỉ có thể đo được các hạt tại vùng rapidity -2 < y < 2. Riêng detector LHCb được thiết kế đặc biệt để nghiên cứu các B hadron nên có thể đo được trong vùng rapidity cao 1.9 < y < 4.9, nơi mà các mô hình hiện tượng luận tiên 4 đoán kết quả mâu thuẫn với nhau. Chính vì vậy kết quả của nghiên cứu này sẽ có một ý nghĩa nhất định trong việc kiểm tra tính đúng đắn của các mô hình trên, đồng thời góp phần tăng sự hiểu biết của chúng ta về các hiện tượng tự nhiên. Hầu hết các nghiên cứu sinh của thí nghiệm LHCb tập trung theo hướng chủ yếu liên quan đến vi phạm đối xứng CP. Đề tài chúng tôi lựa chọn là hướng nghiên cứu độc đáo cho đến nay chưa có nghiên cứu sinh nào của LHCb tham gia. Cho đến hiện nay, vật lý hạt cơ bản thực nghiệm vẫn là một lĩnh vực mới mẻ đối với Việ ...