Luận án tiến sĩ sự chuyển pha điện yếu trong mô hình zee babu và mô hình su3c x

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ SU CHUYEN PHA DIEN YEU TRONG MO HINH ZEE-BABU VA MO HINH SU(3)c @ SU(3), U()x ® U(1)y LUAN AN TIEN Si VAT Li HA NOL2019 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ NGUYÊN CHÍ THẢO SU CHUYEN PHA DIEN YEU TRONG MO HINH ZEE-BABU VA MO HINH SU(3)c @ SU(3);, U()x ®U(1)y Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 9440103 LUAN AN TIEN Si VAT Li 1.TS Hoang Ngoc Long 2.TS Phing Van Dong HA NOL2019 Lời cảm ơn Dầu tiên tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất dén GS.TS Hoang Ngọc Long và PGS.TS Phùng Văn Dồng vì thầy đã tận tình hướng dẫn, truyền đạt về kiến thức chuyên môn, phương pháp nghiên cứu khoa học, kinh nghiệm về việc lĩnh hội kiến thức của thầy để tôi có thể dễ dàng tiếp thu và hoàn thành luận án này. Xin chân thành cảm on TS. V6 Quốc Phong đã nhiệt tình chỉ dẫn và giải thích tận tình các vấn đề liên quan đến luận án, giúp đở tôi trong suốt thời gian tôi thực hiện luận án. Xin gửi lời cảm ơn đến cô PGS.TS Đỗ Thị Hương và TS.

Lê Thọ Huệ đã nhiệt tình giảng dạy và chỉ dẫn tôi trong suốt thời gian khóa học. Tôi xin cảm ơn phòng đào tạo Viện vật lý Học viện khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi để tôi tham gia đầy đủ các môn học trong toàn khóa học, cũng như hồ sơ bảo vệ luận án cấp cơ sở và cấp viện. Chân thành cảm ơn các ban NCS Vat lý lý thuyết và vật lý toán, Viện vật lý Học viện khoa học và Công nghệ Việt Nam đã cùng tôi trao đổi những kiến thức đã học và các vấn đề khác trong cuộc sống. Cuối cùng tôi xin chân thành cảm ơn tập thể Cán bộ, giáo viên, nhân viên trường THPT' Phú Tần, huyện Phú Tần, tỉnh Cà Mau và các thành viên trong gia đình của tôi, đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành luận án này.

Nguyễn Chí Thảo Lời cam đoan Luận án này là kết quả của chính tôi đã thực hiện khi làm nghiên cứu sinh tại Viện vật lí, cùng với thầy hướng dẫn. Toi xin cam doan các kết quả nghiên cứu này là của riêng tôi, là mới, không trùng lấp với các nghiên cứu khác. Nguyễn Chí Thảo Mục lục Lời cảm ơn.ẶQ Q Q Q Q Q Q Q Q Q Q kk a i Lời cam đoan .Ặ ee ii Mucluc. ee 11 Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt.

li Danh mục các bảng .Ặ Ặ Q Q Q Q2 iv Danh mục các hình vẽ, đồ thị. Vv MG DAU 2. TONG QUAN 7 Ld. Thế hiệu dụng có đóng góp của trường vô hướng.

Thế hiệu dụng có đóng góp của trường vô hướng phức và boson chuẩn 15 1. Thế hiệu dụng có đóng góp của trường femion. Thế hiệu dụng trong mô hình chuẩn. Chuyển pha điện yếu trong mô hình chuẩn.

HQ HQ nu gu ng và và xxx v2 23 Chuong 2. CHUYEN PHA DIEN YEU TRONG MO HiNH Zee-Babu 25 21. TQ ng kg vẻ va 25 2. Giới thiệu về mô hình Zee-Babu.

Thế hiệu dụng trong mô hình Zee-Babu. Thế hiệu dụng uới chudn Landau. ee ee 27 Muc luc iv 2. Thé hiéu dung vdi chudn&.

Chuyển pha điện yếu trong chuẩn Landau. Chuyển pha điện yếu trong chuẩn £. Trường hợp đóng góp nhỏ của Goldstone boson. Các ràng buộc hằng số tương tác trong thế Higgs.

LH HQ ng vn v12 v22 42 Chương 3. CẤU TRÚC ĐA GIAI ĐOẠN CỦA CHUYỀN PHA ĐIỆN YÊU TRONG MÔ HÌNH 3-3-1-1 44 1: ee 44 3. Sự xem xét ngắn gọn về mô hình 3-3-1-1. Khối lượng các bosơn Higgs.

Thành phần boson chuẩn. Thế hiệu dụng trong mô hình 3-3l-1. Chuyển pha điện yếu không có fermion trunghòa. Hai giai đoạn EWPT trong kịch bản thứ 1.

Ha giai doan EWPT trong kịch bản thú 2. Vai trò của các fermion trung hòa trong EWPT. ee ee 72 Kết luận và kiến nghị. 75 Danh mục các công trình của tác giả.

83 Tài liệu tham khảo .Ặ ee ee 84 Phụ lục A: THÊ HIỆU DỤNG TRONG MÔ HÌNH CHUẨN 92 A. Xác định thế hiệu dụng trong mô hình chuẩn. 92 Phụ lục B: THẾ HIỆU DỤNG TRONG MÔ HÌNH ZEE-BABU 96 B. Thế hiệu dụng trong chuẩn Landau.

Thé hiéu dung trong chuan€ 2. 101 Danh mục các kí hiệu, các chữ viết tắt Trong luận án này, chúng tôi dùng dấu chấm (".") để ngăn cách phần nguyên với phần thập phân của một số. SM RM331 E331 VEV SSB EWPT BAU QED B, C, CP DM DE ZB EWBG UV LHC LEP (Standard model) Mô hình chuẩn (Reduced minimal 3-3-1) Mô hình 3-3-1 tối giản (Economical 3-3-1) Mô hình 3-3-1 tiết kiệm (Vacuum expectation value) Trị trung bình chân không. (Spontaneous symmetry breaking) Phá vỡ đối xứng tự phát (Electroweak Phase Transition) Chuyển pha điện yếu (Baryon Asymmetry Univeersity) Bất đối xứng baryon vũ trụ (Quantum Electrodynamics) Dién động lực học lượng tử Số lượng tử B, C, CP (Dark Matter) Vật chất tối (Dark Energy) Năng lượng tối Zee-Babu (Electroweak baryogenesis ) Baryogenesis dién yéu (Ultraviolet divergence) Phan kỳ tử ngoại Large Hadron Collider Large Electron—Positron Collider Danh mục các bảng Bảng 3.6 Số lepton L trong mô hình 3-3-1-1.

Phổ khối lượng của các boson higg trung hòa trong mô hình 3-3-1-1. Phổ khối lượng của các boson chuẩn mang điện trong mô hình 3-3-1-1. Công thức khối lượng của các hạt trong mô hình 3-3-1-1. Khối lượng giới hạn của các hạt với 7„ > 0 trong mô hình 3-3-1-1.

Các giá trị cực đại của cường độ chuyển pha EWPT với w = 6TeV trong mô hình 3-3-1-1. Danh mục các hình vẽ, đồ thị Hình 1.7 Thế hiệu dụng Cường độ chuyển pha trong SM Cường độ chuyển pha 8 trong mô hình Zee-Babu trong chuẩn Landau Cường độ chuyển pha 8 trong mô hình Zee-Babu trong chuẩn £ Đồ thị của thế hiệu dụng trong phương trình (3.36) với biến œ cho một vài giá tri cla \; nhu \ = 0.6, A? +0? +? = 1 TeV? Pham vi khéi lugng tuong ting S, > 1 Phạm vi khối lượng tương ứng %„ > 1 với điều kiện thực 7, Cường độ chuyển pha 8 trong mô hình 3-3-1-1 Cường độ chuyển pha § trong mô hình 3-3-1-1 với 7¿ thực Sự phụ thuộc thế hiệu dụng W2; vào nhiệt độ Cường độ chuyển pha 8 trong mô hình 3-3-1-1 với œ = 6 TeV MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của luận án Trong vật lý, vấn đề bất đối xứng baryon, hay còn được gọi là vấn đề bất đối xứng vật chất, hiện nay đang được quan tâm hàng đầu. Cho tới nay, việc giải thích rõ ràng về vấn đề này, thì vẫn còn nhiều tranh luận trong các nhà khoa học.

Ta đã biết, Big Bang đã tạo ra một lượng vật chất và phản vật chất bằng nhau trong vũ trụ sơ khai. Nhưng cho tới ngày nay, mọi thứ chúng ta quan sát được trong tự nhiên đều là vật chất, còn phản vật chất thì hầu như không quan sát được, ngoại trừ các phản hạt được tạo ra trong phòng thí nghiệm. Từ đó, một câu hỏi đặt ra phản vật chất biến đi đâu? Mục tiêu của vật lý là tìm ra điều gì đã xảy ra với phản vật chất, hoặc tại sao có sự bất đối xứng giữa vật chất và phản vật chất. Về lý thuyết vật lý, thì phương trình Dirac đã dự đoán sự tồn tại của các hạt và phản hạt, chúng có cùng khối lượng và có thời gian tồn tại là như nhau, nhưng lại mang điện tích trái dấu nhau.

Bằng thực nghiệm, người ta cũng tìm ra các phản hạt vào năm 1996, tại phòng thí nghiệm Fermi đã tạo ra 7 phản nguyên tử Hydro. Phòng thí nghiệm vật lý hạt nhân Châu Âu đã tạo ra phản nguyên tử Hydro từ phản proton và positron vào tháng 10 năm 2002. Để giải thích cho vấn đề trên, có giả thuyết cho rằng Vũ trụ ban đầu hoàn toàn đối xứng, nhưng do một tác nhân nào đó, đã tạo ra sự mất cân bằng nhỏ và có lợi cho sự phát triển vật chất theo thời gian [1|. Ngày nay, để giải thích tính bất đối xứng baryon, các nhà khoa học dùng hai cơ chế đó là Leptongenesis và Baryogenesis.

Một mô hình muốn có Baryogenesis phải thỏa ba điều kiện của A. Vi phạm số baryon (B). Vi phạm đối xứng liên hợp điện tích (C) (gøi tắt là ưi phạm Ở) và vi phạm tích của đối xứng liên hợp điện tích với đối xứng chãn lẻ (P) (gọi tắt la vi pham CP). Mất cân bằng nhiệt.

Điều đầu tiên là khá rõ ràng. Nếu không có vi phạm số baryon (8) thì tổng số baryon trong vũ trụ phải được giữ không đổi, và do đó không có sự bất đối xứng có thể được tạo ra từ các điều kiện ban đầu đối xứng. Diều kiện thứ hai là cần thiết bởi vì, nếu Œ và ŒP là đối xứng chính xác thì ta có thể chứng minh rằng bất kỳ quá trình nào đều có tỉ lệ baryon bằng với tỷ lệ phan baryon. Vì vậy trung bình nhiệt của số bằng 0, nếu cả C va CP khong bi vi phạm.

Ví dụ khi chúng ta xem xét lại quá trình hạt X — Y + B, và giả sử rằng Œ là không bị vi phạm. Sau đó ta liên hiệp điện tích các các quá trình này thu được xác suất xảy ra là như nhau TŒ{X + Y +) =I(X > Y+ 8B), tỷ lệ sau cùng của quá trình tạo ra số 8 dB +? «TW + Y +B) -TX >Y +B), cũng biến mất trong trường hợp C khong bi vi pham. Diéu dé nghia la B van bang 0. Tóm lại, cần sự vi phạm C trong các phản ứng vi phạm để lượng baryon và phan baryon được sinh ra khác nhau.

Tuy nhiên, ngay cả khi vi phạm Œ xảy ra, thì điều này vẫn chưa đủ. Chúng ta cũng cần thêm vi phạm ŒP. Xét ví dụ hạt X phân rã thành hai quark xoắn trái hoặc quark xoắn phải X — qiqL, X — qnún. Dưới phép biến đổi CP, CP: dt > Ir trong đó gn là phan hat cua gp.

MỞ ĐẦU 3 Phép biến đổi Ở Cc: 4L — tt Qua phép biển đổi Œ ta thấy quá trình phân rã này bị vi phạm C do T(X > azar) AV(X > Graz). Ta cũng có xác suất xảy ra của quá trình phân rã ra các quark xoắn trai va quark xoắn phải là T(X — qrạr) = T(X — qnan), T(X > qnạn) = L(X — quấy). Vậy quá trình rã của hạt X ra hai quark không vi phạm ŒP |3|.