Luận án Quá trình phân rã của higgs boson h → Zγ và h → μT trong một số mô hình 3-3-1

Nội dung tài liệu: Luận án Quá trình phân rã của higgs boson h → Zγ và h → μT trong một số mô hình 3-3-1

1. BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 KHOA VẬT Lí TRỊNH THỊ HầNG QUÁ TRèNH PHÂN RÃ CỦA HIGGS BOSON h ! Zγ VÀ h ! àτ TRONG MỘT SỐ Mễ HèNH 3-3-1 LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT Lí Chuyản ngành: Vêt lý lý thuyát và Vêt lý toĂn MÂ chuyản ngành: 9 44 01 03 Người hướng dăn khoa học: PGS. TS. Nguyạn Thanh Phong TS. Lả Thọ Huằ Hà Nởi - 2020
2. Lời cÊm ơn Trước tiản, tụi xin gỷi lời biát ơn chƠn thành và sƠu sưc nhĐt đến TS. Lả Thọ Huằ, PGS. TS. Nguyạn Thanh Phong và GS. Hoàng Ngọc Long. Nhỳng người thƯy đó hướng dăn, giỳp đỡ và tÔo điều kiằn cho tụi trong suốt thời gian tụi làm NCS. Tụi cũng xin gỷi lời cÊm ơn chƠn thành đến PGS.TS. Hà Thanh Hựng, TS. Nguyạn Huy ThÊo vẳ đó hủp tĂc và giỳp tụi rĐt nhiãu trong cĂc cụng trẳnh nghiản cựu và cĂc thừ tục hành chẵnh. Xin cÊm ơn Khoa Vêt Lý, Phỏng Đào tÔo Trường Đại học Sư phÔm Hà Nởi 2 đó tÔo mọi kiãu kiằn thuên lủi để tụi hoàn thành cĂc thừ tục hành chẵnh và bÊo vằ luên Ăn. Tụi xin cÊm ơn Trường ĐÔi học An Giang và cĂc đồng nghiằp đ tÔo điều kiằn và động viản tụi trong quĂ trẳnh học têp, nghiản cựu. Cuối cựng, tụi gỷi lời cÊm ơn đến tĐt cÊ người thƠn trong gia đẳnh đó ừng hở, động viản tụi cÊ vêt chĐt lăn tinh thƯn trong suốt thời gian tụi học têp. Hà Nởi, ngày 04 thĂng 04 nôm 2020 NCS Trịnh Thị Hồng i
3. Lời cam đoan Tụi xin cam đoan luên Ăn này gồm cĂc kát quÊ chẵnh mà bÊn thƠn tụi đó thực hiằn trong thời gian làm nghiản cựu sinh. Cụ thº, phƯn Mở đầu và Chương 1 là phƯn tờng quan giới thiằu nhỳng vĐn đề trước đú liản quan đến luên Ăn. Trong Chương 2, Chương 3, Chương 4 và cĂc phụ lục tụi sỷ dụng cĂc kát quÊ đó thực hiằn cựng với thƯy hướng dăn và cĂc cởng sự. Cuối cựng, tụi xin kh¯ng định cĂc kát quÊ cú trong luên Ăn "QUÁ TRèNH PHÂN RÃ CỦA HIGGS BOSON h ! Zγ VÀ h ! àτ TRONG MậT Sẩ Mặ HèNH 3-3-1" là kát quÊ mới khụng trựng lặp với kát quÊ cừa cĂc luên Ăn và cụng trẳnh đó cú. NCS Trịnh Thị Hồng ii
4. Mục lục Lời cÊm ơn i Lời cam đoan ii CĂc ký hiằu chung vi Danh sĂch bÊng viii Danh sĂch hẳnh v³ ix PHẦN Mé ĐẦU 1 Chương 1 TấNG QUAN 13 1.1 Tương tĂc ựng với quĂ trẳnh r h ! Zγ trong mụ hẳnh chuân 13 1.2 Nguồn LFV liản quan đến r h ! àτ trong mụ hẳnh chuân mở rởng . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3 Tẳm kiám r Higgs trong thực nghiằm . . . . . . . . . . . . . 19 Chương 2 QUÁ TRèNH Rà h ! Zγ TấNG QUÁT 21 2.1 Quy tưc Feynman và cĂc quy ước chung . . . . . . . . . . . . 21 2.2 Cụng thực giÊi tẵch cụ thº đúng gúp bêc mởt vỏng . . . . . . . 26 2.2.1 GiÊn đồ ch¿ chựa boson chuân . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2.2 GiÊn đồ ch¿ chựa fermion . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.2.3 CĂc giÊn đồ khĂc . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 iii
5. 2.3 Kát luên chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37 Chương 3 QUÁ TRèNH Rà H ! Zγ; W γ TRONG MậT Sẩ Mặ HèNH CỤ THỂ 38 3.1 QuĂ trẳnh r h ! Zγ; γγ trong SM . . . . . . . . . . . . . . . 38 3.2 QuĂ trẳnh r H ! Zγ; W γ trong mụ hẳnh GHU và Georgy- Machacek . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41 3.3 QuĂ trẳnh r h ! Zγ trong mụ hẳnh 331β0 .......... 45 3.4 Đúng gúp cừa mởt số hÔt mang điện nặng đến quĂ trẳnh r h ! Zγ trong mụ hẳnh LR và HTM . . . . . . . . . . . . . . 50 3.5 Kát luên chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 62 0 Chương 4 QUÁ TRèNH Rà h1 ! àτ TRONG Mặ HèNH 331ISS 64 4.1 CĐu trỳc hÔt và thá Higgs trong mụ hẳnh 331ISS . . . . . . . 64 4.2 Phờ khối lượng và trÔng thĂi vêt lý cừa cĂc hÔt . . . . . . . . 68 0 4.3 Đỉnh tương tĂc cho đúng gúp vào quĂ trẳnh r h1 ! àτ . . . 81 4.4 KhÊo sĂt số và biằn luên . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89 4.5 Kát luên chương . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 KẾT LUẬN 97 Danh sĂch cĂc cụng bố cừa tĂc giÊ 100 PHỤ LỤC 120 Phụ lục A Hàm PV trong LoopTools 121 A.1 Định nghĩa, ký hiằu và biºu thực giÊi tẵch . . . . . . . . . . . 121 A.2 Cụng thực giÊi tẵch trong trường hủp đặc biằt m1 = m2 = m . 124 iv
6. Phụ lục B Cụng thực giÊi tẵch tẵnh biản độ r h ! Zγ trong chuân unitary 126 (i)V Phụ lục C Cụng thực giÊi tẵch tẵnh ∆L;R cừa LFVHD trong chuân unitary 140 Phụ lục D Cụng thực giÊi tẵch tẵnh biản độ cừa r LFVHD trong 331ISS 147 v
7. CĂc ký hiằu chung Trong luên Ăn này tụi sỷ dụng cĂc ký hiằu sau: vi
8. Viát tưt Tản BSM Beyond the Standard Model (Mụ hẳnh chuân mở rởng) Br Branching ratio (Tỷ lằ r nhĂnh) Lepton flavor violating decays of the charged leptons cLFV (R vi phÔm số lepton thá hằ cừa lepton mang điện) GIM Glasshow-Iliopoulos-Maiani The Gauge-Higgs Unification Model GHU (Mụ hẳnh thống nhĐt Higgs trường chuân) HTM Higgs Triplet Models (Mụ hẳnh chuân với tam tuyán Higgs) ISS Inverse seesaw (Cơ chá seesaw ngược) 3-3-1 model with inverse seesaw neutrino masses 331ISS (Mụ hẳnh 3-3-1 với cơ chá seesaw ngưủc) LHC Large Hadron Collider (MĂy gia tốc lớn Hadron) LFV Lepton flavor violating (Vi phÔm số lepton thá hằ) lepton flavor violating decay of the standard-model-like LFVHD Higgs boson (R vi phÔm số lepton thá hằ cừa Higgs boson tựa mụ hẳnh chuân) LR Left Right Model (Mụ hẳnh đối xựng trĂi-phÊi) Minimal Supersymmetric Standard Model (Mụ hẳnh chuân MSSM, NP siảu đối xựng tối thiºu), new physics (vêt lý mới) PV Passarino-Veltman (Hàm Passarino-Veltman) QCD Quantum chromodynamics (Sưc động học lượng tỷ) 3-3-1 model with right handed neutrinos 331RHN (Mụ hẳnh 3-3-1 với neutrino phƠn cực phÊi) SM Standard Model (Mụ hẳnh chuân) SUSY Supersymmetry (Siảu đối xựng) VEV Vacuum expectation value (GiĂ trị trung bẳnh chƠn khụng) vii
9. Danh sĂch bÊng 1.1 Tương tĂc cừa Higgs boson với cĂc fermion. . . . . . . . . . . . 15 1.2 Hằ số liản hằ với đỉnh tương tĂc cừa Z boson với fermion . . . . 16 1.3 Đỉnh tương tĂc cừa cĂc boson trong chuân unitary. . . . . . . . . 16 2.1 Đỉnh tương tĂc cừa quĂ trẳnh r Higgs trung hỏa CP chđn h ! Zγ trong chuân unitary. ........................ 25 3.1 CĂc đỉnh và hằ số đ¿nh liản quan đến đúng gúp cừa boson chuân và Higgs boson mang điện vào biản độ r bêc mởt vỏng cừa Higgs boson tựa mụ hẳnh chuân h ! Zγ trong mụ hẳnh LR. 60 4.1 Số lepton thụng thường L (trĂi) và số lepton mới L (phÊi) cừa lepton và Higgs boson trong mụ hẳnh 331RHN . . . . . . . . . . . 68 0 4.2 Đỉnh liản quan đến quĂ trẳnh r Higgs boson tựa SM h1 ! eaeb trong mụ hẳnh 331ISS. ...................... 84 viii
10. Danh sĂch hẳnh v³ 2.1 GiÊn đồ đúng gúp bêc mởt vỏng h ! Zγ, với fi;j, Si;j và Vi;j là cĂc fermions, Higgs và boson chuân tương ựng. . . . . . . . . . . . . 22 2.2 CĂc số hÔng phÊn (counterterm) và cĂc giÊn đồ bêc mởt vỏng đúng gúp vào biản độ cừa quĂ trẳnh r h ! Zγ. . . . . . . . . . . . . . 23 3.1 Cường độ tẵn hiằu quĂ trẳnh r H1 ! Zγ trong mụ hẳnh 331β0 theo hàm cừa mH± , cĂc đường ngang tương ựng với cĂc giĂ trị cho bởi SM 1; 0:99; 1:01. ........................ 49 2 2 3.2 Đồ thị fV mV =mW , fW;S và fW;V như là hàm cừa mV . . . . . . . 51 4.1 GiÊn đồ Feynman cho đúng gúp bêc 1 vỏng cừa quĂ trẳnh r 0 ± ± ± h1 ! eaeb trong chuân unitary. Với V = W ;Y . . . . . . . . . . 85 0 4.2 Đồ thị biºu diạn tỷ lằ r nhĂnh cừa Br(à ! eγ) (trĂi) và Br(h1 ! àτ) (phÊi) theo m ± với k = 500. . . . . . . . . . . . . . . . . . 91 H2 0 4.3 Đồ thị biºu diạn tỷ lằ r nhĂnh cừa Br(à ! eγ) (trản) và Br(h1 ! àτ) (dưới) theo m ± với k = 5:5 (trĂi) và k = 9 (phÊi). . . . . . . . 92 H2 0 4.4 Đồ thị mêt độ cừa Br(h1 ! àτ) và đường bao (contour plots) cừa Br(à ! eγ) (đường màu đen) theo m ± và z, với k = 5:5 (trản) và H2 k = 9 (dưới). ........................... 93 ix