Luận án tiến sĩ Vật lý: Ảnh hưởng của radion và U-hạt đến quá trình tán xạ năng lượng cao - Triệu Quỳnh Trang

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN _______________________ TRIỆU QUỲNH TRANG ẢNH HƯỞNG CỦA RADION VÀ U-HẠT LÊN MỘT SỐ QUÁ TRÌNH TÁN XẠ NĂNG LƯỢNG CAO Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toán Mã số: 62 44 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. HÀ HUY BẰNG Hà Nội - 2016 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án "Ảnh hưởng của radion và U hạt lên một số quá trình tán xạ năng lượng cao" là công trình nghiên cứu của tôi. Các kết quả và số liệu được trình bày trong luận án là trung thực, đã được các đồng tác giả cho phép sử dụng và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác. Tác giả luận án Triệu Quỳnh Trang 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Lời cảm ơn Tôi xin gửi lời biết ơn chân thành và sâu sắc nhất đến GS.

Hà Huy Bằng- người thầy đã hết lòng tận tụy, giúp đỡ, hướng dẫn tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu và hoàn thành luận án. Thầy đã truyền cho tôi niềm say mê khoa học và tinh thần làm việc nghiêm túc, kiên trì và không ngại gian khổ. Đó là những đức tính rất cần thiết cho những thế hệ trẻ như chúng tôi. Thầy đã luôn là tấm gương cho chúng tôi noi theo.

Tôi xin chân thành cảm ơn các Thầy trong Bộ môn Vật lý lý thuyết đã truyền đạt cho chúng tôi những kiến thức quý báu, trang bị cho chúng tôi những phương pháp nghiên cứu khoa học hiện đại cùng một tư duy sáng tạo độc đáo. Tôi xin cảm ơn Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, Phòng sau đại học và Ban Giám hiệu Trường Đại học Khoa học tự nhiên đã tạo điều kiện, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập tại khoa và hoàn thành bản luận án này. Cảm ơn Quỹ Phát triển Khoa học và Công nghệ Việt Nam NAFOSTED đã hỗ trợ một phần kinh phí cho tôi thực hiện luận án này thông qua đề tài số 103. Lời cảm ơn cuối cùng xin được gửi đến gia đình tôi với lòng biết ơn sâu sắc nhất.

Tác giả luận án Triệu Quỳnh Trang 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Mục lục Danh mục các từ viết tắt 5 Danh mục các bảng 5 Danh mục các hình vẽ và đồ thị 7 MỞ ĐẦU 10 Chương 1 MÔ HÌNH CHUẨN VÀ SỰ MỞ RỘNG 16 1.1 Giới thiệu chung về mô hình chuẩn .2 Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu .3 Mô hình chuẩn mở rộng trong không- thời gian 5 chiều và radion .1 Mẫu Randall Sundrum .2 Hằng số liên kết của radion với các photon .4 Mở rộng mô hình chuẩn khi tính đến bất biến tỷ lệ và Un- particle .1 Giới thiệu về U-hạt .2 Hàm truyền của U-hạt .3 Lagrangian tương tác của các loại U-hạt với các hạt trong mô hình chuẩn .5 Kết luận chương 1. 30 Chương 2 HIỆU ỨNG RADION LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ 31 2.1 Hiệu ứng radion lên quá trình tán xạ γγ → γγ .2 Hiệu ứng radion lên quá trình tán xạ Compton .3 Kết luận chương 2. 57 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Chương 3 HIỆU ỨNG CỦA U-HẠT LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ 59 3.1 Hiệu ứng của U-hạt lên quá trình tán xạ Bha Bha .2 Hiệu ứng của U-hạt lên quá trình tán xạ γγ → γγ .3 Quá trình tán xạ e+ e− ra các hạt squarks trong MSSM .4 Hiệu ứng của U-hạt lên quá trình tán xạ e+ e− ra các hạt squarks .5 Hiệu ứng của U-hạt lên quá trình tán xạ µ+ µ− ra các hạt squarks .6 Kết luận chương 3. 96 KẾT LUẬN 98 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 109 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh mục các từ viết tắt LHC Máy va chạm hadron lớn (Large hadron collider) MSSM Mô hình chuẩn siêu đối xứng tổi thiểu (Minimal supersymmetric standard model) QCD Sắc động học lượng tử (Quantum chromodynamic) QED Điện động học lượng tử (Quantum electrodynamic) RS Randall- Sundrum SM Mô hình chuẩn (Standard Model) SUSY Siêu đối xứng (Supersymmetry) 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh sách bảng 1.1 Cấu trúc hạt cơ bản trong mô hình chuẩn .2 Cấu trúc hạt trong mẫu MSSM .1 Tiết diện tán xạ toàn phần trong quá trình γγ → γγ với sự tham gia của radion.2 Tỉ số giữa tiết diện tán xạ vi phân trong trường hợp có sự tham gia của radion và trong trường hợp không có sự tham gia của radion theo các mức năng lượng va chạm .3 Tỉ số giữa tiết diện tán xạ trong trường hợp có tham gia của radion và trong trường hợp không có sự tham gia của radion theo các mức năng lượng va chạm .4 Tiết diện tán xạ toàn phần trong quá trình tán xạ Compton với sự tham gia của radion ở các mức năng lượng va chạm khác nhau .1 Tiết diện tán xạ toàn phần trong quá trình tán xạ Bhabha với sự tham gia của u-hạt theo hệ số du ở các mức năng lượng khác nhau .2 Phân bố góc của quá trình tán xạ√Bhabha khi có sự tham gia của u-hạt ở mức năng lượng S = 500 GeV theo các góc tán xạ khác nhau .3 Phân bố√ góc trong quá trình tán xạ Bhabha ở mức năng lượng S = 500GeV khi có sự tham gia của u-hạt và khi không có sự tham gia của u-hạt .4 Tiết diện tán xạ toàn phần với sự ảnh hưởng của u-hạt trong quá trình tán xạ γγ → γγ ở các mức năng lượng khác nhau với du = 1.

70 6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.5 Tỷ số giữa tiết diện tán xạ toàn phần của quá trình tán xạ γγ → γγ khi có ảnh hưởng của unparticle và khi không có ảnh hưởng của radion và u-hạt ở các mức năng lượng khác nhau.6 Tỷ số giữa tiết diện tán xạ toàn phần của quá trình tán xạ γγ → γγ trong trường hợp có sự tham gia của u-hạt và trong trường hợp có sự tham gia của radion ở các mức năng lượng khác nhau.7 Bảng các hạt cơ bản trong MSSM .8 Tiết diện tán xạ toàn phần trong quá trình tán xạ e+ e− ra các hạt squarks với sự tham gia của U- hạt theo hệ số du ở các mức năng lượng khác nhau .9 Tiết diện tán xạ toàn phần trong quá trình tán xạ µ+ µ− ra các hạt squarks với sự tham gia của U- hạt theo hệ số du ở các mức năng lượng khác nhau. 96 7 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Danh sách hình vẽ 2.1 Giản đồ Feynman trong quá trình tán xạ γγ → γγ với sự tham gia của radion .2 Giản đồ Feymann trong quá trình tán xạ γγ → γγ .3 Giản đồ Feymann trong quá trình tán xạ theo kênh s .4 Giản đồ Feymann trong trường hợp tán xạ theo kênh t .5 Giản đồ Feymann trong trường hợp tán xạ theo kênh u .6 Phân bố góc đã được chuẩn hóa của quá trình tán xạ γγ → γγ với sự tham gia của radion.7 Tiết diện √ tán xạ toàn phần phụ thuộc vào năng lượng va chạm S trong quá trình tán xạ γγ → γγ với sự tham gia của radion.8 Sự phụ thuộc của tiết diện tán xạ toàn phần vào khối lượng radion trong quá trình tán xạ γγ → γγ .9 Phân bố góc trong quá trình tán xạ γγ → γγ với sự tham gia của radion .10 Giản đồ Feymann của quá trình tán xạ Compton với sự tham gia của radion.11 Phân bố góc đã được chuẩn hóa của quá trình tán xạ eγ → eγ với sự tham gia của radion.12 Tiết diện tán xạ toàn phần phụ thuộc vào năng lượng va chạm trong quá trình tán xạ Compton với sự tham gia của radion.13 Tiết diện tán xạ toàn phần phụ thuộc vào khối lượng radion trong quá trình tán xạ Compton.14 Phân bố góc của quá trình tán xạ Compton với sự tham gia của radion. 56 8 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.1 Giản đồ Feymann của quá trình tán xạ e+ e− → e+ e− trong mô hình chuẩn.2 Giản đồ Feymann của quá trình tán xạ e+ e− → e+ e− với sự tham gia của u-hạt .3 Phân bố góc trong quá trình tán √ xạ Bhabha với sự tham gia của u-hạt ở mức năng lượng S = 300GeV .4 Phân bố góc trong quá trình tán √ xạ Bhabha với sự tham gia của u-hạt ở mức năng lượng S = 500GeV .5 Phân bố góc trong quá trình tán √ xạ Bhabha với sự tham gia của u-hạt ở mức năng lượng S = 1000GeV .6 Giản đồ Feymann của quá trình tán xạ γγ → γγ với sự tham gia của U- hạt vô hướng.7 Giản đồ Feymann trong quá trình tán xạ e+ e− ra squarks trong MSSM và khi có sự tham gia của U- hạt .8 Đồ thị phân bố góc đã được chuẩn hóa trong quá trình tán xạ e+ e− ra các hạt squarks với sự tham gia của U- hạt .9 Giản đồ Feymann cho quá trình tán xạ µ+ µ− ra squarks trong MSSM và khi có sự tham gia của U-hạt .10 Đồ thi phân bố góc đã được chuẩn hóa trong quá trình tán xạ µ+ µ− ra các hạt squarks với sự tham gia của U- hạt. 95 9 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com MỞ ĐẦU 1.

Lý do chọn đề tài Mô hình chuẩn với nhóm đối xứng SUC (3) ⊗ SUL (2) ⊗ Uγ (1) cho các tương tác mạnh, tương tác yếu và tương tác điện từ có khả năng mô tả một cách khá chính xác vật lý cho tới thang khoảng cách nhỏ nhất mà hiện nay chúng ta có thể thăm dò được. Trong hơn 40 năm qua, kể từ khi Mô hình chuẩn ra đời, chúng ta đã được chứng kiến những thành công nổi bật của nó. Mô hình này đã đưa ra một số tiên đoán mới và có ý nghĩa quyết định. Sự tồn tại của dòng yếu trung hòa và các véc-tơ bosson trung gian cùng những hệ thức liên hệ về khối lượng của chúng đã được thực nghiệm xác nhận.

Gần đây, một loạt phép đo kiểm tra giá trị của các thông số điện yếu đã được tiến hành trên các máy gia tốc Tevatron, LEP và SLC với độ chính xác rất cao, đạt tới 0, 1% hoặc bé hơn. Người ta xác nhận rằng các hệ số liên kết giữa W và Z với lepton và quark có giá trị đúng như Mô hình chuẩn đã dự đoán.