Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất: Phần Higgs mang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu

Đề tài "Phần Higgs mang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu" nghiên cứu nhằm 2 mục tiêu: Giới thiệu mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu; tìm phần Higgs mang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu. Mời các bạn cùng tham khảo nội dung chi tiết.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Luận văn Thạc sĩ Khoa học vật chất: Phần Higgs mang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI 2 Nguyễn Thị GiangPHẦN HIGGS MANG ĐIỆN TRONG MÔ HÌNH CHUẨN SIÊU ĐỐI XỨNG TỐI THIỂU Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán Mã số: 60 44 01 03 Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Huy Thảo LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Hà Nội - 2017Lời cảm ơn Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS. Nguyễn Huy Thảo,người thầy đã tận tình hướng dẫn động viên tôi trong suốt quá trình họctập và nghiên cứu khoa học để hoàn thành luận văn này. Tôi xin cảm ơncác thầy cô giáo trong tổ bộ môn Vật lý lý thuyết, khoa Vật lý trườngĐại học Sư phạm Hà Nội 2 đã giảng dạy, giúp đỡ và tạo điều kiện chotôi hoàn thành tốt luận văn. Đồng thời, tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đếncác anh chị và các bạn lớp cao học đã giúp đỡ tôi trong quá trình nghiêncứu của mình. Cuối cùng, tôi xin được gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè và cácđồng nghiệp luôn động viên và chia sẻ khó khăn cùng tôi trong suốt quátrình học tập và nghiên cứu. Hà Nội, tháng 9 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị GiangLời cam đoan Dưới sự hướng dẫn của TS. Nguyễn Huy Thảo, luận văn Thạc sĩchuyên ngành Vật lý lý thuyết và Vật lý toán với đề tài Phần Higgsmang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu đượchoàn thành bởi chính sự nhận thức của bản thân, không trùng với bấtcứ luận văn nào khác.Trong khi nghiên cứu luận văn, tôi đã kế thừa những thành tựu của cácnhà khoa học với sự trân trọng và biết ơn. Hà Nội, tháng 9 năm 2017 Học viên Nguyễn Thị GiangMục lụcLời cảm ơnLời cam đoanMở đầu 11 Mô hình chuẩn và một số mô hình chuẩn mở rộng 5 1.1 Mô hình chuẩn . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.1 Giới thiệu . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 1.1.2 Tổng quan về các hạt cơ bản . . . . . . . . . . . . 7 1.1.3 Cấu trúc hạt trong mô hình chuẩn . . . . . . . . 10 1.2 Thành công và hạn chế của mô hình chuẩn . . . . . . . . 12 1.3 Một số mô hình chuẩn mở rộng . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.1 Các mô hình 3-3-1 . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.2 Lý thuyết thống nhất lớn - GUT . . . . . . . . . 162 Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu 18 2.1 Cấu trúc hạt . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 2.2 Lagrangian . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24 2.3 Phổ khối lượng các hạt trong MSSM . . . . . . . . . . . 313 Khối lượng của Higgs mang điện trong mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu. 36 3.1 Tương tác Yukawa cho các fermion trong mô hình MSSM 36 3.2 Quá trình rã Higgs trong mô hình MSSM . . . . . . . . . 40Kết luận 52Tài liệu tham khảo 53 1Mở đầu1. Lý do chọn đề tài Cho đến nay, xây dựng lý thuyết thống nhất tương tác là một trong những nội dung chính của vật lý hạt cơ bản. Từ thế kỉ XX, lý thuyết Maxwell mô tả các hiện tượng điện và từ một cách thống nhất trong khuôn khổ của tương tác điện từ. Một bước ngoặt đáng kể là khi Glashow, Weinberg và Salam đưa ra được mô hình thống nhất tương tác yếu và tương tác điện từ trên cơ sở nhóm SU (2)L ⊗U (1)Y . Mô hình chuẩn (SM) đã ra đời trên cơ sở nhóm gauge SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗ U (1)Y nhằm thống nhất tương tác mạnh và tương tác điện từ - yếu. SM đã chứng tỏ là một lý thuyết rất tốt khi mà hầu hết các dự đoán của lý thuyết đó đã được thực nghiệm khẳng định ở vùng năng lượng ≤ 200GeV . Ví dụ quark u, d, s được tìm ra tại trung tâm máy gia tốc tuyến tính Stanford (SLAC - Stanford Linear Accelerator Center)vào năm 1968 và tìm ra hạt Higgs vào năm 2012. Mặc dù SM mô tả được cả ba loại tương tác thông qua lý thuyết trường chuẩn nhưng các hằng số tương tác là hoàn toàn khác nhau 2ở tất cả các thang năng lượng. Về mặt thực nghiệm, vẫn tồn tạinhững quan sát mà mô hình chuẩn chưa thể giải thích được: Vấnđề hấp dẫn, vấn đề khối lượng neutrino, năng lượng tối và vật chấttối, bất đối xứng vật chất phản vật chất...Về mặt lý thuyết, SM vẫntồn tại một số nhược điểm như không giải thích được tại sao số thếhệ fecmion bằng 3, sự phân bậc khối lượng... Những hạn chế nàydẫn đến sự cần thiết phải nghiên cứu các mẫu chuẩn mở rộng.Hiện nay rất nhiều mô hình khác nhau được đề xuất để giải quyếtcác vấn đề trên. Một trong số đó là ý tưởng mô hình chuẩn siêu đốixứng tối thiểu (MSSM) được đề xuất năm 1977 bởi Pierre Fayet.Đó là phiên bản mở rộng siêu đối xứng thực tế đầu tiên của môhình chuẩn. MSSM có nhiều ưu thế như: Giải thích được khối lượngHiggs có bậc vài trăm GeV một cách tự nhiên do đóng góp bậc caocủa các hạt và bạn đồng hành tương ứng khử nhau; MSSM có chứavật chất tối, có tích lẻ; MSSM có thể thống nhất 3 hằng số tươngtác ở năng lượng cao.Hiện nay, máy va chạm LHC (Large Hadron Collider) đang thựchiện nhiệm vụ tạo ra các sự kiện va chạm với năng lượng lớn nhấtthế giới, nhờ đó cho phép chúng ta có cơ hội tìm kiếm các hạt siêuđồng hành trong tương lai gần. Từ đó, đây được xem là nguyênnhân chính thúc đẩy cho những nghiên cứu tiếp theo về siêu đốixứng. Trong MSSM có chứa phổ Higgs nhiều hơn ...