Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lí: Đặc tính của các hạt siêu đối xứng trong một số mô hình chuẩn mở rộng

Luận án với mục tiêu hiểu và mô tả bản chất của các hạt và tương tác của chúng bằng cách sử dụng các phương pháp toán học. Ba trong số bốn tương tác đã biết và toàn bộ các hạt thực nghiệm khám phá ra đã được mô tả trong mô hình chuẩn (SM - Standard Model). Sử dụng siêu đối xứng, SM có thể được xây dựng thành các lý thuyết thống nhất giải thích được các phần cấu trúc nên SM. Ngoài ra, siêu đối xứng còn có thể giải quyết vấn đề thống nhất các hằng số tương tác, vật chất tối không Baryon.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lí: Đặc tính của các hạt siêu đối xứng trong một số mô hình chuẩn mở rộngBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN NGUYỄN THỊ THU HƯƠNGĐẶC TÍNH CỦA CÁC HẠT SIÊU ĐỐI XỨNG TRONG MỘT SỐ MÔ HÌNH CHUẨN MỞ RỘNG Chuyªn ngμnh: VẬT LÝ M∙ sè: 62 44 01 01 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ hμ néi – 2010 c«ng tr×nh ®−îc hoμn thμnh t¹i ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN Ng−êi h−íng dÉn khoa häcPh¶n biÖn 1:Ph¶n biÖn 2:Ph¶n biªn 3:LuËn ¸n tiÕn sÜ sÏ ®−îc b¶o vÖ tr−íc Héi ®ång chÊm luËn ¸n cÊp nhµ n−íc häp t¹i ViÖn Nghiªn cøuv¨n ho¸ vµo håi giê ngµy th¸ng n¨m 2010Cã thÓ t×m ®äc luËn ¸n t¹i: - Đại học khoa học tự nhiên - Th− viÖn Quèc gia MỞ ĐẦU1. Lí do chọn đề tài Mục đích của vật lý năng lượng cao là hiểu và mô tả bản chất của cáchạt và tương tác của chúng bằng cách sử dụng các phương pháp toán học.Ba trong số bốn tương tác đã biết và toàn bộ các hạt thực nghiệm khámphá ra đã được mô tả trong mô hình chuẩn (SM - Standard Model). Tuynhiên, có một hạt quan trọng được tiên đoán bởi SM hãy còn chưa đượctìm thấy đó là boson Higgs. Bởi vậy, mục đích rất quan trọng của máy giatốc thế hệ mới nhất LHC (Large Hadron Collider) là phát hiện ra hạt Higgsđể hoàn thành SM, đo chính xác khối lượng hạt Higgs và các tính chất củanó. SM chứa ba tương tác đã biết nhưng không mô tả hấp dẫn và khôngthể giải thích được nguồn gốc các tham số của nó. Sử dụng siêu đối xứng,SM có thể được xây dựng thành các lý thuyết thống nhất giải thích đượccác phần cấu trúc nên SM. Ngoài ra, siêu đối xứng còn có thể giải quyếtvấn đề thống nhất các hằng số tương tác, vật chất tối không baryon... Việc siêu đối xứng hoá mô hình chuẩn sẽ cho ra đời các mô hình chuẩnsiêu đối xứng, trong đó người ta đặc biệt quan tâm đến mô hình chuẩn siêuđối xứng tối thiểu (MSSM). Đây là mô hình mở rộng của SM mà vẫn dựatrên nhóm chuẩn SUC (3) ⊗ SUL (2) ⊗ UY (1) nên là mô hình mở rộng SMtiết kiệm nhất. Nếu kể thêm tương tác hấp dẫn thì ta sẽ có mô hình siêuhấp dẫn (SUGRA). Một trong những vấn đề có tính thời sự của vật lý hạt cơ bản hiện naylà nghiên cứu các quá trình vật lý trong đó có sự tham gia của các hạt đượcđoán nhận trong các mô hình chuẩn siêu đối xứng để hy vọng tìm đượcchúng từ thực nghiệm. Những quá trình vật lý được thực nghiệm quan tâmhàng đầu phải kể đến là các quá trình va chạm e+ e−, va chạm µ+µ− ,... đểsinh ra các hạt mới hoặc các quá trình rã có sự tham gia của các hạt mới. Một trong những phép thử để kiểm tra tính đúng đắn của mô hình chuẩnvà các mô hình mở rộng của nó là sự vi phạm CP. Việc tính đến vi phạmCP cho phép ta chính xác hoá các kết quả trong các quá trình và sẽ cungcấp các số liệu xác thực hơn cho thực nghiệm trong quá trình tìm kiếm cáchạt siêu đối xứng và boson Higgs được tiên đoán từ lý thuyết. Trong vật lý, thế giới vật chất xung quanh được hình thành tự nhiên, 1được nghiên cứu theo hai xu hướng tưởng là trái ngược nhau: thế giới vôcùng nhỏ như nguyên tử, hạt nhân và electron, prôton, nơtron, quark đượcgọi là thế giới vi mô và thế giới vô cùng lớn như trái đất, mặt trăng, mặttrời, các vì sao, thiên hà và vũ trụ học được gọi là thế giới vĩ mô. Giữa cáchướng nghiên cứu này có sự liên hệ với nhau. Để hiểu rõ nguồn gốc cấu trúcvà bản chất của vũ trụ đó chúng ta cần đến một lý thuyết vật lý có khảnăng thống nhất tất cả bốn tương tác cơ bản là điện từ, mạnh, yếu và hấpdẫn với nhau. Theo các nhà khoa học, trong Vũ trụ có tới 95% năng lượng mà chúngta chưa từng biết đến, gọi là năng lượng tối (Dark Energy) và vật chấttối. Có tới 23% toàn bộ năng lượng này được chứa trong vật chất tối(DM - Dark Matter). Vì vật chất tối đã được khẳng định về sự tồn tại củanó bằng cả quan sát và tiên đoán lý thuyết, nên các ứng cử viên của vậtchất tối (mà người ta cho rằng là các hạt cơ bản) đang được tìm kiếm đểlàm sáng tỏ bản chất của DM. Một trong các loại hạt có khả năng đónggóp vào DM là hạt giả vô hướng nhẹ axion xuất hiện từ vấn đề vi phạm CPmạnh (Strong CP). Trong các mô hình chuẩn siêu đối xứng có chứa axion, √siêu đa tuyến Φ = s + ia + 2θ˜ a + θ2 FΦ bao gồm axion (a), thành phầnvô hướng thực saxion (s) và bạn đồng hành siêu đối xứng fermion - axino ˜). Cũng giống như axion, saxion và axino tương tác rất yếu với vật chất(athông thường, do đó có thể là thành viên của WIMPs (Weakly interactingmassive particles), và của vật chất tối. Tiếp theo, trong khuôn khổ của lý thuyết siêu hấp dẫn sẽ nảy sinh ragravitino là bạn đồng hành siêu đối xứng của graviton. Gravitino cũng làứng cử viên tiềm năng của DM. Trong những năm gần đây, các nhà vật lý rất quan tâ ...