Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô hình 3 - 3 - 1 đơn giản và mô hình 3 - 2 - 2 - 1 cho vật chất tối và khối lượng neutrino

Đề tài nghiên cứu nhằm các mục tiêu: Tìm kiếm DM trong mô hình được đề xuất có tên gọi là mô hình 3 - 3 - 1 đơn giản, giải quyết vấn đề khối lượng neutrino và phổ Higgs trong mô hình G221 với sự tách biệt vị lepton. Mời các bạn cùng tham khảo.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô hình 3 - 3 - 1 đơn giản và mô hình 3 - 2 - 2 - 1 cho vật chất tối và khối lượng neutrinoBỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ……..….***………… NGUYỄN THỊ KIM NGÂN MÔ HÌNH 3-3-1 ĐƠN GIẢN VÀ MÔ HÌNH 3-2-2-1 CHO VẬT CHẤT TỐI VÀ KHỐI LƯỢNG NEUTRINO 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 – 2018Công trình được hoàn thành tại: Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt NamNgười hướng dẫn khoa học 1: TS. Phùng Văn ĐồngNgười hướng dẫn khoa học 2: GS. TS. Hoàng Ngọc LongPhản biện 1: GS. TS. Đặng Văn SoaPhản biện 2: TS. Đinh Nguyên DinhPhản biện 3: TS. Trần Minh HiếuLuận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm luận án tiến sĩ, họp tạiHọc viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn lâm Khoa học và Côngnghệ Việt Nam vào hồi … giờ …’, ngày … tháng … năm 201….Có thể tìm hiểu luận án tại:- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ- Thư viện Quốc gia Việt Nam 1PHẦN MỞ ĐẦU Mô hình chuẩn (MHC) đã thành công trong việc dự đoán chínhxác nhiều kết quả thực nghiệm đo được. Thành công của MHC có thểkể đến như việc tiên đoán boson W và Z, các gluon, quark c (charm),quark t (top) và quark b (bottom) trước khi chúng được thực nghiệmquan sát thấy. Trong số đó, đáng chú ý là tiên đoán về hạt Higgscủa MHC đã được máy gia tốc năng lượng cao LHC (Large HadronColidder) tại CERN phát hiện trong khoảng thời gian cuối năm 2012với khối lượng đo được vào khoảng 125 GeV. Đây là hạt cuối cùngđược tiên đoán bởi MHC. Tuy nhiên, đến nay vẫn còn nhiều dữ liệu thực nghiệm nằmngoài dự đoán của MHC, điển hình như: • Tại sao quark t (top) có khối lượng nặng bất thường? MHC dự đoán khối lượng của quark t khoảng 10 GeV khác với kết quả thực nghiệm xác định trên máy Tevatron tại Fermilab vào năm 1995 cho thấy quark t có khối lượng 173 GeV. • Vũ trụ sớm là hệ lượng tử do đó có số hạt bằng số phản hạt, tại sao vũ trụ ngày nay chỉ bao gồm vật chất cấu thành từ các hạt, không có bằng chứng cho sự tồn tại của phản vật chất cấu thành từ các phản hạt, gọi là bất đối xứng vật chất - phản vật chất hay bất đối xứng baryon. • Mô hình chuẩn dự đoán khối lượng neutrino triệt tiêu, vì nó không có thành phần phải và số lepton luôn được bảo toàn. Tuy nhiên, thực nghiệm với neutrino khí quyển, neutrino mặt trời, neutrino từ máy gia tốc và lò phản ứng hạt nhân gần hai mươi năm qua khẳng định chúng dao động (chuyển vị) khi đi một quãng đường đủ lớn, nghĩa là các neutrino phải có khối lượng khác không (dù nhỏ, dưới 1 eV) và trộn lẫn. Có ba vị neutrino và sự trộn lẫn của chúng được tham số bởi ba góc Euler và ba pha vi phạm CP (1 pha Dirac và 2 pha Majorana). Số liệu thực nghiệm 2 ngày nay cho các hiệu bình phương khối lượng và các góc trộn neutrino với giá trị xác định. Neutrino thế hệ 1 và 2, thế hệ 2 và 3 trộn lớn, trong khi thế hệ 1 và 3 trộn nhỏ, nhưng khác không, và điều này hoàn toàn khác sự trộn quark (tất cả trộn nhỏ). Thực nghiệm neutrino chỉ cho xác định pha CP Dirac và nó có thể khác không, hoàn toàn không cho xác định pha Majorana. Như vậy, neutrino là fermion Dirac hay Majorana? Làm sao để sinh các khối lượng neutrino nhỏ tự nhiên, phù hợp với thực nghiệm? Tại sao các vị lepton và quark trộn như vậy với các góc trộn hoàn toàn xác định? Nếu tồn tại neutrino phải νaR , nó không màu, isospin và siêu tích yếu bằng không, và vì vậy nó không có tương tác chuẩn, gọi là hạt trơ (sterile). Tuy vậy, nó có thể có ý nghĩa trong việc sinh khối lượng neutrino và bất đối xứng số baryon của vũ trụ. Thực vậy, khi thêm νaR , neutrino sẽ nhận khối lượng Dirac do tương tác với Higgs, mD ∼ v (thang điện yếu), tương tự như các fermion mang điện. Vì νaR là đơn tuyến mô hình chuẩn, nó có thể có khối lượng Majorana lớn, mR , vi phạm số lepton. Kết quả, neutrino quan sát ∼ νaL nhận khối lượng Majorana thông qua cơ chế seesaw, mL = −(mD )2 /mR , nhỏ tự nhiên vì điều kiện mR mD . Như lý thuyết thống nhất lớn SO(10), khối lượng Dirac tỷ lệ thang điện yếu, mD ∼ 100 GeV. Khối lượng neutrino quan sát mL ∼ eV , do đó mR ∼ 1013 GeV thuộc thang thống nhất lớn, và đây là một động lực cho SO(10). Tuy vậy, thống nhất lớn khó quan sát thực nghiệm và đối mặt với vấn đề phân bậc không tự nhiên. Ai đó có thể từ bỏ ý tưởng thống nhất lớn và đặt mR ∼ TeV, thang đang được khám phá bởi LHC, khi đó mD có giá trị cỡ khối lượng electron. Ta có cơ chế seesaw thang TeV. Tuy vậy, vấn đề mới phát sinh, tự nhiên của neutrino phải (νaR ) là gì?• Một trong những vấn đề được các nhà vật lý thực nghiệm lẫn lý thuyết đặc biệt quan tâm hiện nay là giải thích sự tồn tại của lượng vật chất chưa quan sát được (Vật chất tối - DM). Hiện nay có hai quan niệm về DM đó là baryonic DM và non- baryonic DM (DM có và không có nguồn gốc từ vật chất thông thường). Ứng cử viên của baryonic DM là các sao neutron hay hố đen thuộc lĩnh vực nghiên cứu của vật lý thiên văn và vũ trụ học, trong khi ứng cử viên của non-baryonic DM là các WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), những hạt có khối lượng nhưng tham gia tương tác rất yếu với vật chất thông thường, là đối tượng tìm kiếm của các nhà vật lý hạt cơ bản. Theo quan 3 điểm của vật lý hạt cơ bản, hạt DM phải là hạt trung hòa điện, bền và thỏa mãn mật độ tàn dư DM. Mặc dù các WIMPs vẫn chưa được tìm thấy tại máy gia tốc, nhưng trong những thập kỷ vừa qua một loạt các bằng chứng từ vật lý thiên văn và vũ trụ học khẳng định sự tồn ...