Luận án Tiến sĩ Vật lý: Một số hiệu ứng vật lý mới trong mô hình 3 − 2 − 3 − 1 và 3 − 4 − 1

Mục tiêu của đề tài là khảo sát phần vô hướng, phần gauge, và các dòng trong mô hình 3 - 2 - 3 - 1 và mô hình 3 - 4 - 1 tối thiểu với neutrino phân cực phải. Đồng nhất các hạt và các tương tác của SM cũng như dự đoán các hạt mới và các tương tác mới,... Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận án Tiến sĩ Vật lý: Một số hiệu ứng vật lý mới trong mô hình 3 − 2 − 3 − 1 và 3 − 4 − 1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------- DƯƠNG VĂN LỢI MỘT SỐ HIỆU ỨNG VẬT LÝ MỚI TRONG MÔ HÌNH 3 − 2 − 3 − 1 VÀ 3 − 4 − 1 Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 62 44 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2018 Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam Người hướng dẫn khoa học: GS.TS. Hoàng Ngọc Long - Viện Vật lý, Họcviện khoa học và công nghệ Phản biện 1: GS.TS. Đặng Văn Soa - Đại học Thủ Đô Phản biện 2: PGS.TS. Phan Hồng Liên - Học Viện Kỹ thuật Quân sự Phản biện 3: TS. Nguyễn Huy Thảo - Đại học Sư phạm Hà Nội 2 Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Họcviện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học vàCông nghệ Việt Nam. Có thể tìm hiểu luận án tại: - Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ; - Thư viện Quốc gia Việt Nam. MỞ ĐẦU1. Lý do chọn đề tài Mô hình chuẩn (SM) là lý thuyết mô tả rất tốt ba loại tương tác cơ bảnvà đã được thực nghiệm kiểm chứng. Tuy nhiên, SM vẫn chưa giải thích đượcmột số vấn đề như số thế hệ fermion bằng 3, khối lượng nhỏ của neutrino, sựtồn tại của vật chất tối. Đồng thời, một số kết quả trong SM liên quan tớitham số ρ, các hiệu khối lượng meson trung hòa, bề rộng rã của W boson, ...chưa trùng khớp với thực nghiệm, tuy sự sai khác là rất nhỏ. Nhiều dấu hiệukhác cũng chỉ ra rằng SM chỉ là lý thuyết hiệu dụng của một lý thuyết mởrộng tổng quát hơn. Do đó, việc xây dựng các lý thuyết mở rộng nhằm giảiquyết các vấn đề đang tồn tại là rất tự nhiên và cần thiết. Trong các hướng mở rộng SM, hướng mở rộng nhóm đối xứng chuẩn phầnđiện yếu được rất nhiều nhà khoa học quan tâm. Theo đó, mô hình xây dựngdựa trên cơ sở nhóm chuẩn SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗ SU (3)R ⊗ U (1)X (mô hình3 − 2 − 3 − 1) vừa mới được đề xuất. Mô hình 3 − 2 − 3 − 1 có thể giải quyếttốt các vấn đề ngoài phạm vi SM nêu ra ở trên. Đối xứng chuẩn mới của môhình cho phép giải thích số thế hệ fermion là 3, và dòng trung hòa thay đổi vị(FCNCs) ở gần đúng cây xuất hiện trong cả phần gauge và phần vô hướng.Đây có thể là nguồn mới để giải quyết các dị thường vật lý và các vấn đề khác.Hơn nữa, mô hình cũng cho khối lượng nhỏ của neutrino cũng như các ứng cửviên vật chất tối một cách tự nhiên. Bên cạnh đó, mô hình mở rộng xây dựng dựa trên cơ sở nhóm chuẩnSU (3)C ⊗ SU (4)L ⊗ U (1)X (mô hình 3 − 4 − 1) cũng là một sự mở rộng tựnhiên và hợp lý. Mô hình 3 − 4 − 1 có thể có hai thang phá vỡ tại năng lượngcao giúp nó dễ dàng đáp ứng các yêu cầu của thực nghiệm. Hơn nữa, trongmột số mô hình 3 − 4 − 1 cụ thể, đa tuyến lepton có chứa tất cả các lepton(trái, phải) của SM và neutrino phân cực phải - thành phần quan trọng đểgiải quyết vấn đề khối lượng neutrino. Đây là một sự sắp xếp hợp lý và chỉ cótrong các mô hình 3 − 4 − 1. Ngoài ra, phần Higgs vật lý - một phần rất quan 1trọng của mô hình nhưng lại chưa được nghiên cứu đầy đủ và chi tiết. Với các lý do ở trên, chúng tôi chọn đề tài Một số hiệu ứng vật lý mớitrong mô hình 3 − 2 − 3 − 1 và 3 − 4 − 1.2. Mục đích nghiên cứu • Khảo sát phần vô hướng, phần gauge, và các dòng trong mô hình 3 − 2 − 3 − 1 và mô hình 3 − 4 − 1 tối thiểu với neutrino phân cực phải. Đồng nhất các hạt và các tương tác của SM cũng như dự đoán các hạt mới và các tương tác mới. • Giải quyết vấn đề số thế hệ fermion, khối lượng neutrino. Xác định các ứng cử viên vật chất tối trong mô hình 3 − 2 − 3 − 1. • Khảo sát một số hiệu ứng vật lý mới và tìm giới hạn cho một vài tham số trong hai mô hình.3. Các nội dung nghiên cứu chính • Tổng quan về SM và một số hướng mở rộng của SM. • Khảo sát mô hình 3 − 2 − 3 − 1 với điện tích bất kỳ của các lepton mới. Tìm phổ hạt phần gauge và phần vô hướng, xác định các dòng. Thảo luận vấn đề số thế hệ fermion, khối lượng neutrino, và xác định các ứng cử viên vật chất tối trong mô hình. Khảo sát một số hiệu ứng vật lý mới liên quan đến tham số ρ và FCNCs. • Khảo sát mô hình 3 − 4 − 1 với điện tích bất kỳ của các lepton mới. Xem xét các điều kiện khử dị thường, tương tác Yukawa và khối lượng fermion, khối lượng gauge boson. Khảo sát mô hình 3 − 4 − 1 tối thiểu với neutrino phân cực phải. Phân tích chi tiết các dòng và nhất là thế Higgs. Xem xét các kênh rã của W boson và muon. 2CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN1.1. Mô hình chuẩn SM được xây dựng dựa trên nhóm đối xứng chuẩn là SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗U (1)Y (3-2-1). Trong đó, phần SU (2)L ⊗ U (1)Y mô tả tương tác điện yếu. Toán tử điện tích: Q = T3 + Y /2. Lượng fermion: ! νiL ψiL = ∼ (1, 2, −1) , eiR ∼ (1, 1, −2), i = 1, 2, 3. eiL ! uiL 1 4 2 QiL = ∼ 3, 2, , uiR ∼ 3, 1, , diR ∼ 3, 1, − . (1.1) diL 3 3 3 Để phá vỡ đối xứng chuẩn, SM cần một lưỡng tuyến Higgs, ! ! + + ϕ ϕ φ= = v+h+iG ∼ (1, 2, 1). (1.2) ϕ0 √ 2 Z Sau khi SSB, các gauge ...