Quá trình sinh higgs và U hạt từ tán xạ e+ e-trong mô hình Randall-Sundrum

Trong bài viết này, chúng tôi nghiên cứu quá trình tán xạ e+ e - sinh Higgs và U-hạt thông qua hạt truyền trung gian là U-hạt. Cụ thể, chúng tôi khảo sát sự phụ thuộc của tiết diện tán xạ toàn phần theo bình phương môđun của hệ số Uc và thứ nguyên tỷ lệ Ud .
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Quá trình sinh higgs và U hạt từ tán xạ e+ e-trong mô hình Randall-SundrumVật lý & Khoa học vật liệu QUÁ TRÌNH SINH HIGGS VÀ U-HẠT TỪ TÁN XẠ e  e- TRONG MÔ HÌNH RANDALL-SUNDRUM Nguyễn Thị Hậu1*, Lê Như Thục2 Tóm tắt: Trong bài báo này, chúng tôi nghiên cứu quá trình tán xạ e+ e- sinh Higgs và U-hạt thông qua hạt truyền trung gian là U-hạt. Cụ thể, chúng tôi khảo sát sự phụ thuộc của tiết diện tán xạ toàn phần theo bình phương môđun của hệ số cU 2 và thứ nguyên tỷ lệ dU . Kết quả cho thấy tiết diện tán xạ toàn phần tăng khi cU và dU tăng; tiết diện tán xạ toàn phần cho giá trị lớn nhất khi dU nhận giá trị trong 2 khoảng từ 1.8 đến 1.99 và cU nhận giá trị trong khoảng từ 2000 đến 4500.Từ khóa: Mô hình chuẩn; Mô hình Randall-Sundrum; Vật lý U-hạt; Tiết diện tán xạ. 1. GIỚI THIỆU Sự ra đời của Mô hình chuẩn (Standard model - SM) đã đem lại cho chúng ta một cáinhìn khái quát về bức tranh các hạt cơ bản và các tương tác, góp phần quan trọng vào sựphát triển của vật lý nói chung và vật lý hạt nói riêng. Tuy nhiên, SM vẫn còn tồn tại mộtsố hạn chế chưa giải quyết được. Để giải quyết những hạn chế của mô hình chuẩn, cáchướng mở rộng mô hình chuẩn ra đời và nó hứa hẹn nhiều hiện tượng vật lý mới, rất thú vịtại thang năng lượng cao. Trong bài báo này, chúng tôi đề cập tới mô hình mở rộngRandall-Sundrum (RS) với sự tham gia của U-hạt (Unparticle). Mô hình RS là một trong những mô hình mở rộng mang lại nhiều hệ quả vật lý mới.Đây là mô hình mở rộng không - thời gian 4 chiều có tọa độ x μ thành không - thời gian 5chiều có tọa độ (x μ , ) với chiều thứ 5 được compact trên vòng tròn S1 [1]. Không thờigian mở rộng là M 4  ( S 1 / Z 2 ), trong đó, (S1/ Z2) chính là Orbifold với hai điểm cố định  0 và   π . Brane tử ngoại (UV-Brane) được đặt tại   0 , trong Brane này tươngtác chủ yếu là tương tác hấp dẫn. Brane hồng ngoại (TeV-Brane) định xứ tại   π . ỞBrane này, tương tác chiếm ưu thế là các tương tác mạnh, yếu và tương tác điện từ. Môhình RS dự đoán sự tồn tại của một hạt vô hướng mới gọi là Radion có khối lượng cỡGeV. Quá trình tìm kiếm radion trong các dữ liệu thực nghiệm sẽ là cơ sở quan trọngchứng minh sự đúng đắn của mô hình RS. Bên cạnh đó, vật lý U-hạt cũng là một trong những hướng mở rộng có nhiều hứa hẹncho việc tìm kiếm các hiện tượng vật lý mới trong vùng năng lượng cao. Lý thuyết U-hạtlà lý thuyết năng lượng cao chứa cả các trường của mô hình chuẩn và các trường Banks-Zaks, các trường có tính chất bất biến tỉ lệ ở vùng hồng ngoại [2]. Toán tử OBZ của trườngBanks-Zaks tương tác với toán tử OSM của trường SM ở thang năng lượng cao bằng cáchtrao đổi các hạt có khối lượng lớn M U . Dưới thang năng lượng rất cao U , toán tửOBZ kết hợp với toán tử U-hạt OU có thứ nguyên tỷ lệ dU và U-hạt tương tác với các hạttrong SM ở thang năng lượng thấp. Tuy U-hạt chưa được quan sát thấy nhưng các dữ liệutừ thực nghiệm ở LHC (Large Hadron Collider) đã mang lại nhiều kỳ vọng cho việc chứngminh sự tồn tại của U-hạt [3-5]. Trong bài báo này, chúng tôi khảo sát quá trình tán xạ e  e   hU trong mô hình RS210 N. T. Hậu, L. N. Thục, “Quá trình sinh Higgs và … trong mô hình Randall-Sundrum.”Nghiên cứu khoa học công nghệvới sự tham gia của U-hạt. Cụ thể, chúng tôi khảo sát sự phụ thuộc của tiết diện tán xạtoàn phần theo bình phương môđun của hệ số cU và thứ nguyên tỷ lệ dU . 2. TÁN XẠ e  e   hU TRONG MÔ HÌNH RS2.1. Một số đỉnh tương tác và hàm truyền Trong mô hình RS, tương tác giữa radion với các hạt trong SM được mô tả bởiLagrangian tương tác:  Lint  T ( SM ) (1) trong đó:   6 M PL 0 là hằng số vũ trụ của trường radion, và T là vết của tenxơ năng- xung lượng của trường SM định xứ trên TeV-Brane, được biểu diễn bởi: T ( SM )   m f ff  2mw2WW    mz2 Z  Z   (2mh2 h 2    h  h)  ... (2) f Quy tắc Feynman cho cặp boson Z, gamma và U-hạt đối với hạt Higgs trong mô hìnhRS được biểu diễn trên hình 1 [6]. Hình 1. Quy tắc Feynman cho cặp boson Z (a), gamma (b) và U-hạt (c) đối với hạt Higgs. gmz trong đó: cZ  d   b ; c    g fV  i ei2 N ci Fi ( i )  (b2  bY ) g r  . cW 2 v   mi2i  4 , với mi là khối lượng của hạt trong vòng loop, b2 = 19/6, bY = -41/6, mh2g fV  d   b , g r   b ,  i bao gồm tất cả các fecmion tích điện (bao gồm các quark,với N ci  3 và ei  2 / 3 hoặc -1/3 và các lepton, với N ci  1 và ei  1 ) và boson W(với N ci  1 và ei  1 ); cU là hệ số tương tác giữa U-hạt vectơ với hạt Higgs. Trong mô hình U-hạt, Lagrangian hiệu dụng có dạng [2, 7]: UdBZ  dU LU  COU OSM OU (3) M UdSM  dBZ  4trong đó: d BZ , d SM lần lượt là thứ nguyên tỷ lệ của toán tử OBZ và OSM , thứ nguyên tỉ lệdU của U-hạt là phân số nhiều hơn một số nguyên. Tương tác của U-hạt vectơ với các hạt trong SM được biểu diễn bởi: 1 1 1 dU 1 f   fOU , 1 dU 1 ...