Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý: Một số hiệu ứng vật lý mới trong các mô hình 3−2−3−1 và 3−3−3−1

Mục tiêu của đề tài là giải quyết vấn đề về khối lượng của neutrino. Tham số hoá các tham số trong mô hình 3−2−3−1 để tìm kiếm vật chất tối cho từng phiên bản của mô hình ứng với q=0 và q=−1. Nghiên cứu tìm kiếm Z1 và Z01 tại máy gia tốc năng lượng cao LEPII và LHC.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý: Một số hiệu ứng vật lý mới trong các mô hình 3−2−3−1 và 3−3−3−1BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - - - - - - - *** - - - - - - - NGUYỄN THỊ NHUẦN MỘT SỐ HIỆU ỨNG VẬT LÝ MỚI TRONG CÁC MÔ HÌNH 3 − 2 − 3 − 1 VÀ 3 − 3 − 3 − 1 Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 9 44 01 03 TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2019 MỞ ĐẦU1. Tính cấp thiết của luận án Mô hình chuẩn của vật lý hạt cơ bản dựa trên hai lý thuyết chính là lýthuyết thống nhất điện yếu dựa trên nhóm SU (2)L × U (1)Y và lý thuyết QCDdựa trên nhóm SU (3)c . Mô hình chuẩn mô tả các hạt cơ bản cấu tạo nênvật chất và tương tác của chúng tạo ra toàn bộ vũ trụ. Mô hình chuẩn môtả thành công ba tương tác: tương tác mạnh, tương tác điện từ và tương tácyếu. Tất cả các tiên đoán của mô hình chuẩn: sự tồn tại của các hạt bosonW ± , Z, quark c, t, dòng trung hoà... đều được thực nghiệm kiểm chứng vớiđộ chính xác cao. Hạt W, Z được thực nghiệm kiểm chứng vào năm 1981 vàkhối lượng của chúng như mô hình đã đề xuất. Đặc biệt, vào ngày 4 tháng 7năm 2012 hạt Higgs đã được tìm thấy tại máy gia tốc năng lượng cao (LHC)tại Trung tâm nghiên cứu hạt nhân Châu Âu bằng hai thiết bị đo độc lập làA Toroidal LHC ApparatuS (ATLAS) và Compact Muon Solenoid (CMS) vớikhối lượng đo được khoảng 125 − 126 GeV có những đặc tính trùng với BosonHiggs của mô hình chuẩn đã tiên đoán mà trước đó thực nghiệm chưa tìmthấy. Đó là mảnh ghép cuối cùng để bức tranh mang tên Mô hình chuẩnđược hoàn thiện. Có thể nói SM của vật lý hạt cơ bản thành công lớn khi môtả các tương tác trong Vũ trụ. Tuy nhiên, mô hình còn nhiều hạn chế khi giảithích các số liệu quan sát của Vũ trụ và các kết quả thực nghiệm gần đây.Cụ thể như: Tại sao neutrino có khối lượng? SM không chỉ ra các ứng cử viêncủa các hạt vật chất tối. SM không giải thích được một số kênh rã dị thườngcủa các meson, higgs... SM không trả lời được các câu hỏi: Vì sao có 3 thế hệfermion? Vì sao có sự phản đối xứng giữa vật chất và phản vật chất? Vì saolại có sự phân bậc khối lượng trong phổ fermion? ...Vì vậy, việc mở rộng SMlà cần thiết. Có rất nhiều cách mở rộng SM như là đưa vào phổ hạt, mở rộng nhóm đốixứng chuẩn...Do đó, chúng tôi xin đề xuất hai mô hình mở rộng là mô hình 13 − 2 − 3 − 1 và mô hình 3 − 3 − 3 − 1. Mô hình 3 − 2 − 3 − 1 được xây dựng dựatrên nhóm chuẩn SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗ SU (3)R ⊗ U (1)X . Mô hình 3 − 2 − 3 − 1giải quyết được vấn đề khối lượng của neutrino, cung cấp một cách tự nhiênứng cử viên cho vật chất tối, chỉ ra sự tồn tại dòng trung hoà thay đổi vị tạigần đúng bậc cây gây ra bởi gauge boson và Higgs, giải thích được tại sao có3 thế hệ fermion. Mô hình 3 − 3 − 3 − 1 được xây dựng dựa trên nhóm chuẩnSU (3)C ⊗ SU (3)L ⊗ SU (3)R ⊗ U (1)X . Nó là sự thống nhất mô hình đối xứngtrái phải tối thiểu và mô hình 3 − 3 − 1 nên thừa hưởng toàn bộ những tínhnăng tốt đẹp của hai mô hình trên. Do đó, mô hình 3 − 3 − 3 − 1 giải quyếtđược các vấn đề về số thế hệ fermion, vấn đề về khối lượng neutrino, vấn đềvề vật chất tối, đối xứng parity trong lý thuyết điện yếu. Đặc biệt, mô hìnhcòn tiên đoán có sự vi phạm vị lepton trong phần lepton mang điện. Với các lý do ở trên, chúng tôi chọn đề tài Một số hiệu ứng vật lý mớitrong các mô hình 3 − 2 − 3 − 1 và 3 − 3 − 3 − 1.2. Mục đích nghiên cứu của luận án • Giải quyết vấn đề về khối lượng của neutrino. Tham số hoá các tham số trong mô hình 3 − 2 − 3 − 1 để tìm kiếm vật chất tối cho từng phiên bản của mô hình ứng với q = 0 và q = −1. Nghiên cứu tìm kiếm Z1 và Z10 tại máy gia tốc năng lượng cao LEPII và LHC. • Khảo sát chi tiết khối lượng các gauge boson, các Higgs boson, dòng trung hoà thay đổi vị trong mô hình 3 − 3 − 3 − 1 và tính toán tỉ số nhánh của quá trình rã µ → eγ, µ → 3e trong mô hình.3. Các nội dung nghiên cứu chính của luận án • Tổng quan về SM, dòng trung hoà thay đổi vị (FCNCs), khối lượng neutrino và vấn đề vật chất tối trong SM. • Khảo sát mô hình 3 − 2 − 3 − 1 với điện tích bất kỳ của các lepton mới, khối lượng neutrino và xác định các ứng cử viên vật chất tối trong mô hình và tìm kiếm vật chất tối bằng phương pháp tìm kiếm trực tiếp. • Khảo sát mô hình 3 − 3 − 3 − 1 với điện tích bất kỳ của các lepton mới, khối lượng gauge boson, khối lượng Higgs, FCNCs, sự vi phạm vị lepton mang điện (cLFV) trong quá trình rã µ → eγ, µ → 3e. 2CHƯƠNG 1. GIỚI THIỆU VỀ MÔ HÌNH CHUẨN1.1. Mô hình chuẩn SM mô tả tương tác mạnh, tương tác điện từ và tương tác yếu dựa trênnhóm đối xứng chuẩn SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗ U (1)Y (3 − 2 − 1). Trong đó, NhómSU (3)C mô tả tương tác mạnh, nhóm SU (2)L ⊗ U (1)Y mô tả tương tác điệnyếu. Toán tử điện tích: Q = T3 + Y /2. các hạt trong SM được sắp xếp dướinhóm chuẩn như sau:Với các lepton: ! νaL ψaL = ∼ (1, 2, −1), eaL eaR ∼ (1, 1, −2), a = 1, 2, 3. (1.1)Với các quark: ! uaL 1 QaL = ∼ 3, 2, , daL 3 4 2 uaR ∼ 3, 1, , daR ∼ 3, 1, − , (1.2) 3 3trong đó a là chỉ số thế hệ. Để phá vỡ đối xứng chuẩn, SM cần một lưỡng tuyến Higgs, ! ...