Lý thuyết Maxwell mô tả hiện tượng điện và từ một cách thống nhất trong khuôn khổ của tương tác điện từ… Một bước ngoặt đáng kể khi Weinberg , Salam, Glashow đã thống nhất được tương tác
Trang 1Sự sinh SQUARK từ Muon khi tính đến U- hạt
Trương Minh Anh
Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
Mã số 60 44 01 03 Người hướng dẫn: GS.TS Hà Huy Bằng
Năm bảo vệ: 2014
Keywords Vật lý; Vật lý toán; U –hat; SQUARK
Content
MỞ ĐẦU
Cho đến nay tồn tại 4 loại tương tác giữa các hạt cơ bản: tương tác mạnh, tương tác yếu, tương tác điện từ, tương tác hấp dẫn Xây dựng lý thuyết các tương tác là nội dung chính của vật lý hạt cơ bản Ý tưởng của Einstein về vấn đề thống nhất tất cả các tương tác vật lý có trong tự nhiên cũng là ước mơ chung của tất cả các nhà vật lý hiện nay Lý thuyết Maxwell
mô tả hiện tượng điện và từ một cách thống nhất trong khuôn khổ của tương tác điện từ… Một bước ngoặt đáng kể khi Weinberg , Salam, Glashow đã thống nhất được tương tác điện
từ và tương tác yếu dựa trên cơ sở nhóm gauge SU L(2)U Y(1) Việc phát hiện các boson gauge vec tơ truyền tương tác yếu W, Z0 phù hợp với tiên đoán của lý thuyết đã khẳng định cho tính đúng đắn của mô hình thống nhất điện từ yếu Mặt khác, trước đó tương tác mạnh cũng được mô tả thành công trong khuôn khổ của sắc động học lượng tử (QCD) dựa trên nhóm gauge SUC(3) Từ đó, nhằm thống nhất tương tác mạnh và tương tác điện từ yếu, nhóm gauge cần được mở rộng thànhSU C(3)SU L(2)U Y(1) và mô hình thống nhất dựa trên nhóm này được gọi là mô hình chuẩn (Standard Model) Mô hình chuẩn (SM) đã chứng tỏ nó
là một lý thuyết tốt khi mà hầu hết các dự đoán của nó đã được thực nghiệm khẳng định ở vùng năng lượng 200GeV
Mô hình chuẩn kết hợp điện động lực học lượng tử (QED) và lý thuyết trường lượng
tử cho tương tác mạnh (QCD) để tạo thành lý thuyết mô tả các hạt cơ bản; và 3 trong 4 loại
Trang 2tương tác: tương tác mạnh, yếu và điện từ là nhờ trao đổi các hạt gluon, năng lượng và Z boson, photon Cho đến nay, SM mô tả được 17 loại hạt cơ bản, 12 fermion (và nếu tính phản hạt là 24), 4 boson vecto và 1 boson vô hướng Các hạt cơ bản này có thể kết hợp để tạo ra hạt phức hợp Tính từ những năm 60 cho đến nay đã có hàng trăm loại hạt phức hợp được tìm ra
Tuy nhiên, bên cạnh những thành công nổi bật trên, mẫu chuẩn còn có một số hạn chế như chưa giải thích được các quá trình vật lý xảy ra ở vùng năng lượng cao hơn 200GeV và một số vấn đề cơ bản của bản thân mô hình như: lý thuyết chứa quá nhiều tham số và chưa giải thích được tại sao điện tích các hạt lại lượng tử hóa Mô hình chuẩn không giải thích được những vấn đề liên quan đến số lượng và cấu trúc các thế hệ fermion Những năm gần đây, các kết quả đo khối lượng của neutrino cho thấy những sai lệch so với kết quả tính toán
từ mô hình chuẩn, đồng thời xuất hiện những sai lệch giữa tính toán lý thuyết trong SM với kết quả thực nghiệm ở vùng năng lượng thấp và vùng năng lượng rất cao Đây chính là các lý
do mà các nhà vật lí hạt tin rằng SM chưa phải là lý thuyết hoàn chỉnh để mô tả thế giới tự nhiên
Để khắc phục các khó khăn, hạn chế của SM, các nhà vật lí lý thuyết đã xây dựng khá nhiều lý thuyết mở rộng hơn như: lý thuyết thống nhất (Grand unified theory - GU), siêu đối xứng (supersymmetry), lý thuyết dây (string theory), sắc kỹ (techcolor), lý thuyết Preon, lý thuyết Acceleron và gần đây nhất là U – hạt Các nhà vật lí lý thuyết giả thuyết rằng phải có một “loại hạt” nào đó mà không phải là hạt vì nó không có khối lượng nhưng lại để lại dấu vết; đó chính là những sai khác giữa lý thuyết và thực nghiệm Nói cách khác hạt phải được hiểu theo nghĩa phi truyền thống, hay còn gọi là unparticle physics (U – hạt), vật lí được xây dựng trên cơ sở hạt phi truyền thống gọi là unparticle physics Các nhà vật lí U – hạt đang mong đợi máy gia tốc LHC sẽ tìm ra bằng chứng cho sự tồn tại của nó, họ đang nỗ lực tính toán lại các quá trình tương tác thông dụng có tính đến sự tham gia của U – hạt như: Các quá trình rã, tán xạ Bha- Bha, tán xạ Moller, … làm cơ sở cho thực nghiệm
Ý tưởng về va chạm muon đã được hình thành và phát triển từ thập niên 70 Tuy nhiên
vì thời gian sống của muon rất ngắn (chỉ cỡ 2.2 ms) nên đến năm 1995, quá trình này mới thực sự khả thi bởi có công nghệ hiện đại hơn Những nghiên cứu cụ thể được thực hiện ở mức năng lưỡng 0.3-0.5 TeV và các ưu điểm của va chạm muon được liệt kê dưới đây:
- Năng lượng hiệu dụng của va cham lepton lớn hơn nhiều so với va chạm hardon ở cùng mức năng lượng khối tâm
- Trái với electron, muon tạo ra bức xạ synchotron 3 là không đáng kể
Trang 3- Tiết diện tán xạ trực tiếp sinh Higgs (kênh s) trong lepton–antilepton annihi- lation tỷ
lệ thuận với m2l Như vậy, tiết diện tán xạ của va chạm μ+μ− lớn hơn 40000 lần so với va chạm e+e−
- Do không có bức xạ hãm (và bức xạ synchrotron) năng lượng truyền qua nhỏ hơn 0.003% so với dự kiến Bằng cách đo g-2 của muon, ta có thể xác định được năng lượng tuyệt đối với độ chính xác cao hơn
Ngoài quá trình va chạm muon sinh hạt Higgs cộng hưởng, nó còn giúp nghiên cứu các tính chất H0, A0 mà khó có thể thực hiện tại bất kỳ va chạm nào khác
Trong luận văn này tác giả sẽ nghiên cứu về sự sinh các hạt squark từ Muon (một trong những quá trình thông dụng được quan tâm) trong mô hình chuẩn mở rộng khi có sự tham gia của U-hạt Từ đó đóng góp vào việc hoàn thiện lý thuyết mô hình chuẩn chưa hoàn chỉnh
Bản luận văn bao gồm các phần như sau:
Mở đầu
Chương 1: Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu và các hạt squark
Chương 2: Mô hình chuẩn mở rộng khi tính đến u-hạt
Chương 3: Sự sinh các hạt squark từ muon trong MSSM có tính đến U-hạt
Kết luận
Tài liệu tham khảo, Phụ lục
Reference
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1 Hà Huy Bằng (2010), Lý thuyết trường lượng tử, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội, Hà Nội
2 Nguyễn Xuân Hãn (1998), Cơ sở lý thuyết trường lượng tử NXB Đại học Quốc gia Hà
Nội
Trang 4Tiếng Anh
3 J F Fortin, B Grinstein, A Stergiou (2012), “Scale without Conformal invariance at
Three Loops”, Phys Lett B709, 74-80
4 Kingman Cheung, Wai-Yee Keung, Tzu Chiang Yuan (2007), “Collider Signals of
Unparticle Physics”, Phys Rev Lett 99, 051803
5 Howard Geogi (2007), “ Another odd thing about unparticle physics”, Phys Rev Lett 650,
275-278
6 Benjamin Grinstein, Kenneth Intriligator, Ira Z Rothstein (2008), “Comments on
unparticle”, Physics Letters B, 662, 36-374
7 Sanine Kraml (1998), “Sfermion pair production at m+m- colliders “, Physics Review D,
58, 115002
8 Quang Ho-Kim, Xuan-Yem Pham (1998), “Elementary particles and Their Interactions”,
Springer Science & Business Media, German
9 Lee Jong Phil (2013), “Constraints on unparticles from Bs®m+m-”, Physics Review D,
88, 116003
10 N.T.T.Huong, N.C.Cuong, H.H.Bang, D.T.L.Thuy (2010), “Squark Pair Production at
Muon Colliders in the MSSM with CP Violation”, International Journal of
Theoretical Physics, 49, 1457-1464
11 T.T.Q.Trang, H.H.Bang, T.M.Anh, N.T.L.Anh (2014), “ Unparticle effects on squark pair
production at muon colliders in the MSSM”, Journal of Mathematics – Physics, VNU, vol.30, 57-63