Luận án Ảnh hưởng của radion và u - hạt lên một số quá trình tán xạ năng lượng cao

Nội dung tài liệu: Luận án Ảnh hưởng của radion và u - hạt lên một số quá trình tán xạ năng lượng cao

1. ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIấN _______________________ TRIỆU QUỲNH TRANG ẢNH HƯỞNG CỦA RADION VÀ U-HẠT LấN MỘT SỐ QUÁ TRèNH TÁN XẠ NĂNG LƯỢNG CAO Chuyờn ngành: Vật lý lý thuyết và Vật lý toỏn Mó số: 62 44 01 03 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT Lí NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: GS. TS. HÀ HUY BẰNG Hà Nội - 2016
2. Lời cam đoan Tụi xin cam đoan luên Ăn "Ảnh hưởng cừa radion và U hÔt lản mởt số quĂ trẳnh tĂn xÔ nông lượng cao" là cụng trẳnh nghiản cựu cừa tụi. CĂc kát quÊ và số liằu được trẳnh bày trong luên Ăn là trung thực, đó được cĂc đồng tĂc giÊ cho ph²p sỷ dụng và chưa tứng được cụng bố trong bĐt kỳ cụng trẳnh nào khĂc. TĂc giÊ luên Ăn Triằu Quỳnh Trang 1
3. Lời cÊm ơn Tụi xin gỷi lời biát ơn chƠn thành và sƠu sưc nhĐt đến GS. TS. Hà Huy Bơng- người thƯy đó hát lỏng tên tụy, giỳp đỡ, hướng dăn tụi trong quĂ trẳnh học têp, nghiản cựu và hoàn thành luên Ăn. ThƯy đó truyãn cho tụi niãm say mả khoa học và tinh thƯn làm viằc nghiảm tỳc, kiản trẳ và khụng ngÔi gian khờ. Đú là nhỳng đức tẵnh rĐt cƯn thiát cho nhỳng thá hằ tr´ như chỳng tụi. ThƯy đó luụn là tĐm gương cho chỳng tụi noi theo. Tụi xin chƠn thành cÊm ơn cĂc ThƯy trong Bở mụn Vêt lý lý thuyát đó truyãn đạt cho chỳng tụi nhỳng kián thực quý bĂu, trang bị cho chỳng tụi nhỳng phương phĂp nghiản cựu khoa học hiằn đÔi cựng mởt tư duy sĂng tÔo độc đỏo. Tụi xin cÊm ơn Ban chừ nhiằm khoa Vêt lý, Phỏng sau đÔi học và Ban GiĂm hiằu Trường Đại học Khoa học tự nhiản đó tÔo điều kiằn, giỳp đỡ tụi trong quĂ trẳnh học têp tÔi khoa và hoàn thành bÊn luên Ăn này. CÊm ơn Quỹ PhĂt triºn Khoa học và Cụng nghằ Viằt Nam NAFOSTED đó hộ trủ mởt phƯn kinh phẵ cho tụi thực hiằn luên Ăn này thụng qua đề tài số 103.01- 2014.22. Lời cÊm ơn cuối cựng xin được gỷi đến gia đỡnh tụi với lỏng biát ơn sƠu sưc nhĐt. TĂc giÊ luên Ăn Triằu Quỳnh Trang 2
4. Mục lục Danh mục cĂc tứ viát tưt 5 Danh mục cĂc bÊng 5 Danh mục cĂc hẳnh v³ và đồ thị 7 Mé ĐẦU 10 Chương 1 Mặ HèNH CHUẨN VÀ SỰ Mé RậNG 16 1.1 Giới thiằu chung vã mụ hẳnh chuân . . . . . . . . . . . . . 16 1.2 Mụ hẳnh chuân siảu đối xựng tối thiºu . . . . . . . . . . . . 19 1.3 Mụ hẳnh chuân mở rởng trong khụng- thời gian 5 chiãu và radion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.1 Mău Randall Sundrum . . . . . . . . . . . . . . . . 23 1.3.2 Hơng số liản kát cừa radion với cĂc photon . . . . . 26 1.4 Mở rởng mụ hẳnh chuân khi tẵnh đến bĐt bián tỷ lằ và Un- particle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4.1 Giới thiằu vã U-hÔt . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4.2 Hàm truyãn cừa U-hÔt . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.4.3 Lagrangian tương tĂc cừa cĂc loÔi U-hÔt với cĂc hÔt trong mụ hẳnh chuân . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 1.5 Kát luên chương 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30 Chương 2 HIỆU ỨNG RADION LấN CÁC QUÁ TRèNH TÁN XẠ 31 2.1 Hiằu ựng radion lản quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ ....... 32 2.2 Hiằu ựng radion lản quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton . . . . . . . 49 2.3 Kát luên chương 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3
5. Chương 3 HIỆU ỨNG CỦA U-HẠT LấN CÁC QUÁ TRèNH TÁN XẠ 59 3.1 Hiằu ựng cừa U-hÔt lản quĂ trẳnh tĂn xÔ Bha Bha . . . . . 60 3.2 Hiằu ựng cừa U-hÔt lản quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ ..... 68 3.3 QuĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ra cĂc hÔt squarks trong MSSM . . . 72 3.4 Hiằu ựng cừa U-hÔt lản quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ra cĂc hÔt squarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 3.5 Hiằu ựng cừa U-hÔt lản quĂ trẳnh tĂn xÔ à+à− ra cĂc hÔt squarks . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.6 Kát luên chương 3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 KẾT LUẬN 98 DANH MỤC CÁC CặNG TRèNH KHOA HÅC CỦA TÁC GIẢ LIấN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO 101 PHỤ LỤC 109 4
6. Danh mục cĂc tứ viát tưt LHC MĂy va chÔm hadron lớn (Large hadron collider) MSSM Mụ hẳnh chuân siảu đối xựng tời thiºu (Minimal supersymmetric standard model) QCD Sưc động học lượng tỷ (Quantum chromodynamic) QED Điện động học lượng tỷ (Quantum electrodynamic) RS Randall- Sundrum SM Mụ hẳnh chuân (Standard Model) SUSY Siảu đối xựng (Supersymmetry) 5
7. Danh sĂch bÊng 1.1 CĐu trỳc hÔt cơ bÊn trong mụ hẳnh chuân . . . . . . . . . . 18 1.2 CĐu trỳc hÔt trong mău MSSM . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn trong quĂ trẳnh γγ ! γγ với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.2 T¿ số giỳa tiát diằn tĂn xÔ vi phƠn trong trường hủp cú sự tham gia cừa radion và trong trường hủp khụng cú sự tham gia cừa radion theo cĂc mực nông lượng va chÔm . . . . . . 48 2.3 T¿ số giỳa tiát diằn tĂn xÔ trong trường hủp cú tham gia cừa radion và trong trường hủp khụng cú sự tham gia cừa radion theo cĂc mực nông lượng va chÔm . . . . . . . . . . 49 2.4 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn trong quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton với sự tham gia cừa radion ở cĂc mực nông lượng va chÔm khĂc nhau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 57 3.1 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn trong quĂ trẳnh tĂn xÔ Bhabha với sự tham gia cừa u-hÔt theo hằ số du ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.2 PhƠn bố gúc cừa quĂ trẳnh tĂn xÔp Bhabha khi cú sự tham gia cừa u-hÔt ở mực nông lượng S = 500 GeV theo cĂc gúc tĂn xÔ khĂc nhau . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 3.3 PhƠn bốp gúc trong quĂ trẳnh tĂn xÔ Bhabha ở mực nông lượng S = 500GeV khi cú sự tham gia cừa u-hÔt và khi khụng cú sự tham gia cừa u-hÔt . . . . . . . . . . . . . . . 68 3.4 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn với sự Ênh hưởng cừa u-hÔt trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau với du = 1:1 − 1:5 ....................... 70 6
8. 3.5 Tỷ số giỳa tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ khi cú Ênh hưởng cừa unparticle và khi khụng cú Ênh hưởng cừa radion và u-hÔt ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3.6 Tỷ số giỳa tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ trong trường hủp cú sự tham gia cừa u-hÔt và trong trường hủp cú sự tham gia cừa radion ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 72 3.7 BÊng cĂc hÔt cơ bÊn trong MSSM . . . . . . . . . . . . . . 73 3.8 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn trong quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ra cĂc hÔt squarks với sự tham gia cừa U- hÔt theo hằ số du ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau . . . . . . . . . . . . . . . . 91 3.9 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn trong quĂ trẳnh tĂn xÔ à+à− ra cĂc hÔt squarks với sự tham gia cừa U- hÔt theo hằ số du ở cĂc mực nông lượng khĂc nhau . . . . . . . . . . . . . . . . 96 7
9. Danh sĂch hẳnh v³ 2.1 GiÊn đồ Feynman trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ với sự tham gia cừa radion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.2 GiÊn đồ Feymann trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ ..... 33 2.3 GiÊn đồ Feymann trong quĂ trẳnh tĂn xÔ theo kảnh s . . . . 35 2.4 GiÊn đồ Feymann trong trường hủp tĂn xÔ theo kảnh t . . . 37 2.5 GiÊn đồ Feymann trong trường hủp tĂn xÔ theo kảnh u . . . 38 2.6 PhƠn bố gúc đó được chuân húa cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.7 Tiát diằnp tĂn xÔ toàn phƯn phụ thuởc vào nông lượng va chÔm S trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 2.8 Sự phụ thuởc cừa tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn vào khối lượng radion trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ............ 45 2.9 PhƠn bố gúc trong quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ với sự tham gia cừa radion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 2.10 GiÊn đồ Feymann cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50 2.11 PhƠn bố gúc đó được chuân húa cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ eγ ! eγ với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . 53 2.12 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn phụ thuởc vào nông lượng va chÔm trong quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton với sự tham gia cừa radion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 54 2.13 Tiát diằn tĂn xÔ toàn phƯn phụ thuởc vào khối lượng radion trong quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton. . . . . . . . . . . . . . . . 55 2.14 PhƠn bố gúc cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ Compton với sự tham gia cừa radion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 8
10. 3.1 GiÊn đồ Feymann cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ! e+e− trong mụ hẳnh chuân. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.2 GiÊn đồ Feymann cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ! e+e− với sự tham gia cừa u-hÔt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 61 3.3 PhƠn bố gúc trong quĂ trẳnh tĂnp xÔ Bhabha với sự tham gia cừa u-hÔt ở mực nông lượng S = 300GeV ....... 64 3.4 PhƠn bố gúc trong quĂ trẳnh tĂnp xÔ Bhabha với sự tham gia cừa u-hÔt ở mực nông lượng S = 500GeV ....... 65 3.5 PhƠn bố gúc trong quĂ trẳnh tĂnp xÔ Bhabha với sự tham gia cừa u-hÔt ở mực nông lượng S = 1000GeV ...... 66 3.6 GiÊn đồ Feymann cừa quĂ trẳnh tĂn xÔ γγ ! γγ với sự tham gia cừa U- hÔt vụ hướng. . . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.7 GiÊn đồ Feymann trong quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ra squarks trong MSSM và khi cú sự tham gia cừa U- hÔt . . . . . . . 87 3.8 Đồ thị phƠn bố gúc đó được chuân húa trong quĂ trẳnh tĂn xÔ e+e− ra cĂc hÔt squarks với sự tham gia cừa U- hÔt . . 90 3.9 GiÊn đồ Feymann cho quĂ trẳnh tĂn xÔ à+à− ra squarks trong MSSM và khi cú sự tham gia cừa U-hÔt . . . . . . . 91 3.10 Đồ thi phƠn bố gúc đó được chuân húa trong quĂ trẳnh tĂn xÔ à+à− ra cĂc hÔt squarks với sự tham gia cừa U- hÔt . . 95 9