Luận án tiến sĩ bổ đính một vòng vào các kênh rã của higgs và lepton mang điện t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 HOÀNG HẠNH PHƯƠNG BỔ ĐÍNH MỘT VÒNG VÀO CÁC KÊNH RÃ CỦA HIGGS VÀ LEPTON MANG ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH 3-3-1 ĐẢO VÀ 3-3-1 VỚI β TÙY Ý LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành : VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN Mã ngành : 9 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN THỊ HÀ LOAN PGS. HÀ THANH HÙNG HÀ NỘI, 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 HOÀNG HẠNH PHƯƠNG BỔ ĐÍNH MỘT VÒNG VÀO CÁC KÊNH RÃ CỦA HIGGS VÀ LEPTON MANG ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH 3-3-1 ĐẢO VÀ 3-3-1 VỚI β TÙY Ý LUẬN ÁN TIẾN SĨ Chuyên ngành : VẬT LÝ LÝ THUYẾT VÀ VẬT LÝ TOÁN Mã ngành : 9 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN THỊ HÀ LOAN PGS.

HÀ THANH HÙNG HÀ NỘI, 2020 Lời cảm ơn Lời đầu tiên, tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến PGS. Hà Thanh Hùng, PGS. Nguyễn Thị Hà Loan và TS. Lê Thọ Huệ.

Những người thầy đã hướng dẫn, giúp đỡ và tạo điều kiện cho tôi trong suốt thời gian tôi làm NCS. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành đến TS. Nguyễn Huy Thảo vì đã giúp tôi rất nhiều trong các thủ tục hành chính. Xin cảm ơn Khoa Vật Lý, Phòng Đào tạo Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2 đã tạo mọi kiều kiện thuận lợi để tôi hoàn thành các thủ tục hành chính và bảo vệ luận án.

Tôi xin cảm ơn đơn vị công tác và các đồng nghiệp đã tạo điều kiện và động viên tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu. Cuối cùng, tôi gửi lời cảm ơn đến tất cả người thân trong gia đình đã ủng hộ, động viên tôi cả vật chất lẫn tinh thần trong suốt thời gian tôi học tập. NCS HOÀNG HẠNH PHƯƠNG i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án này gồm các kết quả chính mà bản thân tôi đã thực hiện trong thời gian làm nghiên cứu sinh. Cụ thể, phần Mở đầu và Chương 1 là phần tổng quan giới thiệu những vấn đề trước đó liên quan đến luận án.

Trong Chương 2, Chương 3, Chương 4, Chương 5 và các phụ lục tôi sử dụng các kết quả đã thực hiện cùng với các thầy, cô hướng dẫn và các cộng sự. Cuối cùng, tôi xin khẳng định các kết quả có trong luận án "Bổ đính một vòng vào các kênh rã của Higgs và lepton mang điện trong mô hình 3-3-1 đảo và 3-3-1 với β tùy ý" là kết quả mới không trùng lặp với kết quả của các luận án và công trình đã có. NCS HOÀNG HẠNH PHƯƠNG ii Mục lục Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Các ký hiệu chung vi Danh sách bảng viii Danh sách hình vẽ x PHẦN MỞ ĐẦU 1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ CÁC MÔ HÌNH 3-3-1 11 1.1 Các hạn chế của mô hình chuẩn (SM) .2 Mô hình 3-3-1 đảo (331 Flipped Models) .3 Mô hình 3-3-1 với β bất kỳ .4 Kết luận chương. 45 Chương 2 KẾT QUẢ GIẢI TÍCH CỦA QUÁ TRÌNH RÃ LFVHD TRONG MÔ HÌNH 3-3-1 ĐẢO 46 2.1 Nguồn vi phạm số lepton thế hệ và các tương tác liên quan đến quá trình rã LFVHD .2 Biểu thức giải tích của biên độ quá trình rã h → µτ .3 Kết luận chương.

52 iii Chương 3 KẾT QUẢ TÍNH SỐ VÀ BIỆN LUẬN QUÁ TRÌNH RÃ h → µτ TRONG MÔ HÌNH 331 ĐẢO 53 3.1 Giới hạn vùng không gian tham số .2 Kết quả giải số và biện luận .3 Kết luận chương. 58 Chương 4 KẾT QUẢ GIẢI TÍCH CỦA QUÁ TRÌNH RÃ h → Zγ, γγ TRONG MÔ HÌNH 3-3-1 VỚI β BẤT KỲ 60 4.1 Các tương tác liên quan đến quá trình rã h → Zγ, γγ .2 Biểu thức giải tích của biên độ của quá trình rã h → Zγ, γγ .3 Kết luận chương. 71 Chương 5 KẾT QUẢ TÍNH SỐ VÀ BIỆN LUẬN QUÁ TRÌNH RÃ h → Zγ, γγ TRONG MÔ HÌNH 3- 3-1 VỚI β BẤT KỲ 72 5.1 Vùng giới hạn của các tham số .2 Kết quả khảo sát số và biện luận .1 Trường hợp 1: λ̃12 ≥ 0 .2 Trường hợp 2: λ̃12 < 0.3 Quá trình rã h03 như một tín hiệu mới của mô hình 331β 90 5.3 Kết luận chương. 92 KẾT LUẬN 95 Danh sách các công bố của tác giả 99 PHỤ LỤC 119 iv Phụ lục A Biên độ của quá trình rã bậc một vòng eb → ea γ và phương trình cực tiểu thế Higgs trong mô hình 331 đảo.1 Biên độ của quá trình rã bậc một vòng eb → ea γ .2 Phương trình cực tiểu của thế Higgs trong mô hình 331 đảo.

122 Phụ lục B Một số đỉnh tương tác của Higgs trung hòa trong mô hình 331 với β bất kỳ 124 Phụ lục C Các đóng góp vào biên độ của kênh rã Higgs trung hòa h, h03 → Zγ, γγ trong mô hình 331 với β bất kỳ 126 Phụ lục D Một số minh họa giải số của vùng không gian tham số trong mô hình 331 với β bất kỳ 130 v Các ký hiệu chung Trong luận án này tôi sử dụng các ký hiệu sau: vi Viết tắt Tên BSM Beyond the Standard Model (Mô hình chuẩn mở rộng) BR Branching ratio (Tỷ lệ rã nhánh) cLFV Lepton flavor violating decays of the charged leptons (Rã vi phạm số lepton thế hệ của lepton mang điện) GIM Glasshow-Iliopoulos-Maiani DM Dark matter (Vật chất tối) LHN The Left handed heavy neutral lepton or neutrinos Model (Mô hình với lepton hoặc neutrinos nặng phân cực trái) HTM Higgs Triplet Models (Mô hình chuẩn với tam tuyến Higgs) 2HDM Mô hình 2 lưỡng tuyến Higgs FCNC Dòng trung hòa thay đổi số vị LHC Large Hadron Collider (Máy gia tốc lớn Hadron) LFV Lepton flavor violating (Vi phạm số lepton thế hệ) 331 Đảo 331 Flipped Models LR Left Right Model (Mô hình đối xứng trái-phải) GWS Glashow-Weinberg-Salam PV Passarino-Veltman (Hàm Passarino-Veltman) QCD Quantum chromodynamics (Sắc động học lượng tử) SM Standard Model (Mô hình chuẩn) SM-like Higgs Higgs tương tự Mô hình chuẩn LFVHD Lepton flavor violating of the SM-like Higgs (Vi phạm số lepton thế hệ của Higgs tựa SM) SUSY Supersymmetry (Siêu đối xứng) VEV Vacuum expectation value (Giá trị trung bình chân không) 331β Mô hình 3-3-1 với β bất kỳ vii Danh sách bảng 1.1 Biểu diễn số lượng tử của các hạt trong mô hình 331 đảo [112].2 Quy tắc Feynman cho hằng số tự tương tác của Higgs đóng góp vào rã LFVHD.1 Quy tắc Feynman cho đỉnh tự tương tác giữa các boson Higgs chứa SM-like boson Higgs với các boson Higgs mang điện.2 Đỉnh tương tác Yukawa của SM-like Higgs boson.3 Quy tắc Feynman cho đỉnh tương tác giữa boson Higgs tựa SM với Higgs mang điện và boson chuẩn.4 Quy tắc Feynman cho đỉnh tương tác giữa Z boson với Higgs boson và boson chuẩn.5 Đỉnh của Z boson với các fermion .6 Quy tắc Feynman cho đỉnh 3 boson liên quan đến sự phân rã h → Zγ, γγ .7 Tỷ lệ rã nhánh của boson Higgs tựa SM (h → XX ) tương ứng với khối lượng Higgs là 125.1 Đóng góp của các hạt thuộc nhóm SU (3)L tới F21 và Fγγ , 331 331 331 xem phương trình (4.9), với F21,sv ≡ F21,svv + F21,vss .2 Đóng góp của các hạt trong nhóm SU (3)L tới F21 và Fγγ cho λ̃12 = 5 lớn và mh02 = 600 GeV nhỏ.3 Đóng góp của các hạt trong SU (3)L tới F21 và Fγγ cho mô hình được cho trong [56]. Các ký hiệu được lấy từ chú thích ở bảng 5.4 Ví dụ mô hình trong [56], đóng góp của các hạt trong nhóm 331 331 SU (3)L tới F21 và Fγγ với mh02 = 800 GeV. Các ký hiệu được đưa ra từ chú thích của bảng 5.5 Đóng góp của các hạt trong nhóm SU (3)L tới F21 và Fγγ. √ Giá trị cố định của các tham số chưa biết là: β = 2/ 3, t12 = 0.1 Đỉnh tương tác giữa Higgs h03 với 2 Higgs mang điện đóng góp đến phân rã h03 → γγ, Zγ .2 Đỉnh tương tác giữa boson Higgs nặng với Higgs mang điện và boson chuẩn.3 Đỉnh h0i ZZ trong giới hạn s2θ = 0, c2θ = 1.4 Đỉnh của Z với các fermion ngoại lai.

125 ix Danh sách hình vẽ 2.1 Giản đồ đóng góp bậc một vòng của quá trình rã h → ea eb trong chuẩn unitary, với s0 , s01 , s02 = h6 , σ10 .2 Giản đồ đóng góp bậc một vòng của quá trình rã eb → ea γ , với s0 = σ10 , h6 .1 Đồ thị BR(h → τ µ) và BR(τ → µγ) phụ thuộc vào mE1 trong trường hợp sE √1 E E 12 = 2 and s13 = s23 = 0.2 Đồ thị BR(h → µe) và BR(µ → eγ) phụ thuộc vào mE1 trong trường hợp sE √1 E E 13 = 2 và s12 = s13 = 0.3 Đồ thị BR(h → τ e) và BR(τ → eγ) phụ thuộc vào mE1 trong trường hợp sE √1 E E 23 = 2 và s12 = s13 = 0.1 Giản đồ Feynman ba điểm bậc một vòng cho đóng góp vào biên độ rã h → Zγ trong chuẩn unitary, với fi,j là các lepton trong SM, si,j = H ± , H ±A , H ±B , vi,j = W ± , Y ±A , V ±B .1 Đồ thị fij và hằng số tự tương tác của boson Higgs phụ thuộc vào mh02 với sδ > 0 và t12 = 0. Các đường nằm ngang ở giá trị 10 tương ứng với giới hạn nhiễu loạn của hằng sô tự tương tác của boson Higgs.2 Đồ thị fij và hằng số tự tương tác của boson Higgs phụ thuộc vào mh02 với sδ < 0 và t12 = 0.3 Đồ thị đường bao của λ2 , f , |λ12 | và f12 phụ thuộc vào sθ và t12. Các vùng màu lục, lam, cam, đỏ tươi được loại trừ bởi các yêu cầu 0 < λ2 < 10, f > 0, |λ12 | < 10 và f12 > 0 tương ứng. Đường cong màu đen thể hiện giá trị không đổi của f12 .4 Đồ thị đường bao của λ2 , |λ12 | và f12 như hàm của sδ và t12.

Các vùng màu lục, lam, cam, đỏ tươi được loại trừ bởi các yêu cầu 0 < λ2 < 10, f > 0, |λ12 | < 10 và f12 > 0 tương ứng. Đường cong màu đen nét đứt thể hiện giá trị không đổi của f12 .5 Đồ thị đường bao của λ2 , |λ12 | và f12 như là hàm của λ1 và t12 với một số giá trị cố định mh02. Các vùng màu lục, lam, cam, đỏ tươi bị loại trừ bởi các yêu cầu tương ứng 0 < λ2 < 10, f > 0, |λ12 | < 10, and f12 > 0. Đường cong màu đen thể hiện giá trị không đổi của f12 .