Vấn đề phân bậc gauge trong mô hình chuẩn và lời giải siêu đối xứng

Mục đích chính của LHC là kiểm chứng mô hình chuẩn (tìm kiếm hạt Higgs,...) và tìm dấu hiệu của vật lý mới sau mô hình chuẩn. Những kết quả nghiên cứu từ chiếc máy này có thể chứng minh những dự đoán từ trước cũng như những thành phần còn thiếu trong mô hình chuẩn, và góp phần vào việc giải thích đặc tính của các hạt sơ cấp.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Vấn đề phân bậc gauge trong mô hình chuẩn và lời giải siêu đối xứng Vấn đề phân bậc gauge trong mô hình chuẩn và lời giải siêu đối xứng Nguyễn Thị Thùy 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: TS. Trần Minh Hiếu Năm bảo vệ: 2014 Keywords. Vật lý; Vật lý toán; Gauge; đối xứng.Content MỞ ĐẦU 1. Bối cảnh nghiên cứu Chúng tôi đã thực hiện đề tài nghiên cứu trong bối cảnh nền khoa học thế giới đang cónhững bước phát triển đột phá nhờ sự xuất hiện của chiếc máy gia tốc hạt lớn nhất và cungcấp gia tốc mạnh nhất trên thế giới – gọi tắt là LHC (Large Hadron Collider). Máy được chếtạo bởi tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu (CERN),những tia hạt đầu tiên được dẫn vàotrong máy ngày 10 tháng 9 năm 2008. Máy gia tốc hạt lớn (LHC)đã đạt mức tạo năng lượng1,18 (TeV), phá vỡ kỷ lục thế giới 0,98 TeV do đối thủ của nó là máy gia tốc hạt Tevatron tạiphòng thí nghiệm gia tốc quốc gia Fermilab của Mỹ.LHC được thiết kế để tạo va chạm trựcdiện giữa các tia proton với động năng cực lớn. Mục đích chính của LHC là kiểm chứng môhình chuẩn (tìm kiếm hạt Higgs, ...) và tìm dấu hiệu của vật lý mới sau mô hình chuẩn. Nhữngkết quả nghiên cứu từ chiếc máy này có thể chứng minh những dự đoán từ trước cũng nhưnhững thành phần còn thiếu trong mô hình chuẩn, và góp phần vào việc giải thích đặc tính củacác hạt sơ cấp. Đến tháng 7 năm 2012, chiếc máy này đã chứng minh được sự tồn tại của hạt Higgs.8/10/2013 giải thưởng Nobel vật lý học được trao cho hai nhà khoa học François Englert vàPeter Higgs: Phát hiện về hạt Higgs, chìa khóa để hiểu vũ trụ. Việc phát hiện ra hạt Higgscó thể mở ra một chương mới trong nghiên cứu vật lý lý thuyết:  Mô hình chuẩn được kiểm chứng với độ chính xác rất cao, và được xem như là xuấtphát điểm của các mô hình vật lý mới.  Hạt Higgs khẳng định trường vô hướng Higgs tràn ngập trạng thái chân khôngcủa vũtrụ. Tương tác của nó với vật chất sẽ cung cấp khối lượng cho các hạt khác. Càng tương tácmạnh bao nhiêu với trường Higgs, vật chất lại càng có khối lượng nặng bấy nhiêu. 2. Lý do chọn đề tài Trong mô hình chuẩn cho các hạt cơ bản mặc dù đã đạt được những thành công đáng kể,nhưng nó vẫn chưa thật hoàn chỉnh. Những vấn đề về thực nghiệm và lý thuyết đối với mô hìnhchuẩn cho thấy rõ ràng sự hiểu biết của chúng ta về thế giới hạt cơ bản vẫn còn nhiều hạn chế,do đó cần phải tìm ra một lý thuyết cơ bản hơn. Trong luận án này, chúng tôi đề cập đến bài toán phân bậc gauge trong mô hình chuẩn.Mô hình chuẩn với nhóm × × cho các tương tác mạnh, yếu và điệntừ có khả năng mô tả vật lý một cách chính xác (trừ lực hấp dẫn) cho tới thang khoảng cáchnhỏ nhất mà hiện nay chúng ta có thể thăm dò được. Tuy nhiên, chúng ta biết rằng ở thangnăng lượng vô cùng lớn như thang Planck ( GeV), sẽ xuất hiện một lý thuyết mới (thuyếthấp dẫn lượng tử). Vì thế mô hình chuẩn chỉ có hiệu lực dưới thang năng lượng này. Mô hình chuẩn là một mô hình nhạy cảm với vùng năng lượng lớn. Điều này thể hiệnkhi việc tính bổ chính vòng cho khối lượng của hạt vô hướng Higgs, người ta thấy rằng xuấthiện các phân kỳ bậc hai trong các tích phân xung lượng.Các phân kỳ bậc hai này khiến chothang điện yếu trở nên không bền vững khi tính đến các bổ chính lượng tử. Chỉ cần một thayđổi rất nhỏ của tham số trong mô hình lý thuyết ở vùng năng lượng lớn sẽ dẫn đến một thayđổi cực lớn cho tham số của mô hình chuẩn. Vấn đề lý thuyết này được gọi là bài toán phânbậc gauge (hay còn gọi là bài toán về sự tinh chỉnh, hoặc tính tự nhiên của lý thuyết). Bài toánđặt ra là làm thế nào để các đại lượng phân kỳ bậc hai không xuất hiện khi tính đến bổ chínhvòng. Chúng tôi nghiên cứu lời giải bài toàn này trong khuôn khổ lý thuyết siêu đối xứng.Trong đó phân kỳ bậc hai của các hạt và bạn đồng hành siêu đối xứng sẽ tự động triệt tiêu lẫnnhau. Đó là lý do mà chúng tôi chọn đề tài: “Vấn đề phân bậc gauge trong mô hình chuẩn vàlời giải siêu đối xứng”. 3. Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu là để hiểu rõ hơn về mô hình chuẩn và bài toán phân bậc gauge.Từ đó đưa ra phương pháp để giải quyết bài toán phân bậc gauge. 4. Phương pháp nghiên cứu. Trong quá trình nghiên cứu đề tài này chúng tôi đã sử dụng phương pháp lý thuyếttrường lượng tử gồm kỹ thuật giản đồ Feynman và phương pháp tách phân kỳ (phương phápcắt xung lượng lớn), sử dụng một số công thức tính tích phân phân kỳ và một số hệ thức matrận Dirac. 5. Ý nghĩa khoa học của đề tà ...