BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI DƯƠNG THỊ KIỀU TÚ QUÁ TRÌNH RÃ HIGGS VI PHẠM SỐ LEPTON TRONG MƠ HÌNH ZEE Chun ngành: Vật lí lí thuyết vật lí tốn Mã số: 60 44 01 03 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC VẬT CHẤT Người hướng dẫn khoa học: TS HÀ THANH HÙNG HÀ NỘI - 2017 LỜI CẢM ƠN Để hồn thành luận văn tơi nhận nhiều hỗ trợ từ giáo viên hướng dẫn, thầy cơ, gia đình bạn bè Đầu tiên tơi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS Hà Thanh Hùng, người thầy trực tiếp hướng dẫn q trình thực hồn thành nội dung luận văn Tôi xin cảm ơn thầy cô khoa Vật lý – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội 2, thầy cô Viện Vật lý – Viện Khoa học Công nghệ Việt Nam, đặc biệt TS Lê Thọ Huệ tận tình dạy, trang bị kiến thức tảng, quý báu cho tơi q trình học tập nghiên cứu Tơi xin gửi lời cảm ơn tới Ban lãnh đạo, Phòng Sau đại học trường Đại học Sư phạm Hà Nội tạo điều kiện tốt để tham gia đầy đủ mơn học tồn khóa học Chân thành cảm ơn bạn học viên lớp Cao học, chuyên ngành Vật lí lí thuyết vật lí tốn – Khóa 19 – Trường Đại học Sư phạm Hà Nội trao đổi kiến thức học vấn đề khác sống Lời cảm ơn cuối xin dành cho gia đình, quan đồng nghiệp tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành khóa học Hà Nội, tháng năm 2017 Dương Thị Kiều Tú LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực không trùng lặp với đề tài khác Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận văn cảm ơn thơng tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Hà Nội, tháng năm 2017 Dương Thị Kiều Tú MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý chọn đề tài Mục đích nghiên cứu Nhiệm vụ nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Bố cục luận văn NỘI DUNG Chương Mơ hình chuẩn mở rộng nguồn vi phạm số lepton 1.1 Mô hình chuẩn hạn chế 1.2 Nguồn vi phạm số lepton hệ mơ hình chuẩn mở rộng Chương Mơ hình Zee 11 2.1 Giới thiệu mơ hình Zee 11 2.2 Lagrangian tương tác mơ hình Zee 12 Chương Các kênh rã Higgs vi phạm số lepton 15 3.1 Các đỉnh tương tác vi phạm số lepton cho trình rã h 15  3.2 Biên độ tán xạ kênh rã 19 PHỤ LỤC MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Trong vật lý hạt bản, hạt lực tương tác chúng sinh giới vật chất Để giải thích tính chất hạt tương tác chúng, nhà khoa học xây dựng Mơ hình chuẩn, dự đốn hầu hết hạt biết thực nghiệm xác nhận với độ xác cao Vì mơ hình chuẩn lý thuyết hạt thành công Tuy nhiên có số hạn chế định Trong mơ hình chuẩn, lepton phân chia thành ba hệ, hệ bao gồm số lepton mang điện e,  , neutrino phân cực trái tương ứng Các neutrino có khối lượng khơng khơng có chuyển hóa lẫn hệ (sự dao động neutrino) Nhưng thực nghiệm neutrino có khối lượng khác khơng dù nhỏ có chuyển hóa lẫn neutrino khác hệ Sự chuyển hóa lẫn lepton trung hòa khác hệ chứng cho vi phạm số lepton hệ giới hạt Vì người ta phải nghiên cứu chế nguồn gốc sinh khối lượng dao động neutrino mơ hình mở rộng mơ hình chuẩn Để giải vấn đề khối lượng neutrino nhỏ chúng trộn với nhau, Zee đề xuất mơ hình vật lý đơn giản mơ hình Zee Mơ hình Zee mở rộng từ mơ hình chuẩn cách thêm vào hạt Higgs boson để tạo khối lượng Các khối lượng thể rõ tính tốn bổ đính bậc cao Tuy nhiên, xét đến bổ đính bậc cao (bậc vòng, hai vòng ), gặp tương tác vi phạm số lepton Các tương tác kỳ vọng mang lại kết Vật lý thú vị so sánh với kết từ thực nghiệm Do đó, chúng tơi chọn đề tài nghiên cứu: “Quá trình rã Higgs vi phạm số Lepton mơ hình Zee” Mục đích nghiên cứu - Các đỉnh tương tác vi phạm số lepton - Biên độ tán xạ kênh rã Higgs-boson - Các phương pháp Biểu diễn biên độ tán xạ theo hàm Passarino – Vetlman Nhiệm vụ nghiên cứu - Tìm hiểu mơ hình Zee - Q trình rã Higgs vi phạm số lepton mơ hình Zee Đối tượng nghiên cứu - Quá trình rã Higgs lepton mơ hình Zee Phương pháp nghiên cứu - Lý thuyết trường lượng tử hạt Bố cục luận văn Mở đầu Nội dung (Gồm chương) * Chương 1: Mô hình chuẩn mở rộng nguồn vi phạm số lepton * Chương 2: Mơ hình Zee *Chương 3: Các kênh rã Higgs vi phạm số lepton Kết luận Tài liệu tham khảo NỘI DUNG Chương Mơ hình chuẩn mở rộng nguồn vi phạm số lepton 1.1.Mơ hình chuẩn hạn chế Trong tự nhiên có bốn tương tác: Tương tác điện từ, tương tác yếu, tương tác mạnh tương tác hấp dẫn Ngày người ta gộp tương tác: Tương tác điện từ, tương tác yếu tương tác mạnh nguyên lý chuẩn – phép biến đổi chuẩn, gọi mơ hình chuẩn (Standard model - SM) Đây mơ hình lí thuyết dựa cấu trúc nhóm SU  3  SU  U 1 C  L Y Trong đó: Nhóm đối xứng SU  3C mô tả tương tác mạnh đối xứng màu quark, hạt truyền tương tác hạt gauge bosons (gluon) khơng có khối lượng Nhóm đối xứng SU  L U 1 Y mơ tả tương tác điện yếu với hạt truyền  2 tương tác hạt gauge boson hạt W (mang điện) mang điện) có khối lượng truyền tương tác yếu, hạt A Z  (không không mang điện, không khối lượng (photon) truyền tương tác điện từ Do mơ hình chuẩn có 12 hạt gauge boson Trong mơ hình chuẩn, có loại trường phân biệt theo spin Trường có spin gọi trường vật chất (fermion), trường có spin đóng vai trò truyền tương tác (boson chuẩn) trường có spin trường sinh khối lượng cho hạt (trường boson Higgs) - Trường vật chất (fermion): chia thành hai loại lepton quark xếp thành ba hệ, lepton đơn tuyến với nhóm màu quark tam tuyến nhóm màu Thế hệ thứ nhất: e, e , u, d Thế hệ thứ hai:  ,  , c, s ... vấn đề vi phạm số lepton hệ thông qua q trình rã h   mơ hình Zee 1.2 Nguồn vi phạm số lepton hệ mô hình chuẩn mở rộng Sự trộn lẫn hệ khác neutrino, lepton trung hòa mơ hình mở rộng mơ hình chuẩn... cho mơ hình nhiều kết thú vị như: trình rã vi phạm số lepton trình rã vi phạm số lepton hệ Những tính tốn đơn giản ban đầu cho thấy tín hiệu vi phạm số lepton mô men từ dị thường Muon (g-2) nhỏ... Mơ hình chuẩn mở rộng nguồn vi phạm số lepton * Chương 2: Mơ hình Zee *Chương 3: Các kênh rã Higgs vi phạm số lepton Kết luận Tài liệu tham khảo NỘI DUNG Chương Mơ hình chuẩn mở rộng nguồn vi phạm