Một số quá trình rã vi phạm số lepton thế hệ trong mô hình3 3 1 với cơ chế seesaw nghịch đảo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM HÀ NỘI MỘT SỐ QUÁ TRÌNH RÃ VI PHẠM SỐ LEPTON THẾ HỆ TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 VỚI CƠ CHẾ SEESAW NGHỊCH ĐẢO LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành : Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã chuyên ngành: 44 01 03 Hà Nội - 2023 Lời cảm ơn Lời đầu tiên, xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành sâu sắc đến PGS.TS., người thầy dẫn dắt theo đường nghiên cứu Vật lý hạt bản, tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tạo điều kiện tốtnhất cho suốt thời gian làm nghiên cứu sinh Tôi xin chân thành cảm ơn Khoa Vật Lý - Trường Đại học Sư phạm Hà Nội đồng nghiệp tạo điều kiện động viên tơi q trình học tập, nghiên cứu Xin cảm ơn Khoa Vật lý, phòng Đào tạo trường ĐHSP Hà Nội tạo điều kiện thuận lợi để tơi hồn thành thủ tục hành bảo vệ luận án Cuối cùng, gửi lời cảm ơn đến tất người thân gia đình ủng hộ, động viên chia sẻ với suốt thời gian học tập để tơi hoàn thành luận án Hà Nội, tháng 04 năm 2023 i Lời cam đoan Tôi xin cam đoan luận án gồm kết mà thân tơi thực thời gian làm nghiên cứu sinh Cụ thể, phần Mở đầu Chương phần tổng quan giới thiệu vấn đề liên quan đến luận án Nội dung Chương 2, Chương phụ lục sử dụng kết thực với thầy hướng dẫn cộng nhóm nghiên cứu Cuối cùng, tơi xin khẳng định kết có luận án "MỘT SỐ QUÁ TRÌNH RÃ VI PHẠM SỐ LEPTON THẾ HỆ TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 VỚI CƠ CHẾ SEESAW NGHỊCH ĐẢO" kết không trùng lặp với kết luận án cơng trình có ii Mục lục Lời cảm ơn i Lời cam đoan ii Các ký hiệu chung vi Danh sách bảng viii Danh sách hình vẽ ix PHẦN MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 12 1.1 Tổng quan mơ hình 3-3-1 12 1.2 Mơ hình 3-3-1 với chế seesaw nghịch đảo 17 1.3 Nguồn vi phạm số lepton liên quan đến rã LFVHD, cLFV BSM 20 1.4 Tổng quan mô men từ dị thường 22 Chương KÊNH RÃ la → lb γ VÀ h → la lb TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 VỚI CƠ CHẾ SEESAW NGHỊCH ĐẢO 24 2.1 Cấu trúc hạt Higgs mơ hình 24 2.1.1 Các fermion 25 iii 2.1.2 Higgs boson 26 2.1.3 Boson chuẩn 29 2.1.4 Thế Higgs 30 2.2 Phổ khối lượng trạng thái hạt 31 2.2.1 Khối lượng Higgs boson 31 2.2.2 Khối lượng neutrino chế ISS 32 2.3 Đỉnh tương tác cho đóng góp vào q trình rã cLFV LFVHD 39 2.3.1 Đỉnh tương tác 39 2.3.2 Biểu thức giải tích biên độ trình rã la → lb γ 43 2.3.3 Biểu thức giải tích biên độ q trình rã h → la lb 45 2.4 Kết giải số biện luận 47 2.4.1 Thiết lập vùng tham số 47 2.4.2 Kết giải số cho cLFV 48 2.4.3 Kết giải số cho LFVHD 52 2.5 Kết luận 58 Chương MÔ MEN TỪ DỊ THƯỜNG CỦA MUON TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 VỚI CƠ CHẾ SEESAW NGHỊCH ĐẢO 60 3.1 Giới thiệu chung 60 3.2 Biểu thức giải tích mơ men từ dị thường muon 64 3.3 Mơ hình 331ISS có thêm Higgs boson mang điện đơn 69 3.4 Khảo sát số đóng góp Higgs boson mang điện đơn h± vào mô men từ dị thường 70 3.5 Kết luận 74 KẾT LUẬN 75 Danh sách công bố liên quan đến luận án 77 iv PHỤ LỤC Phụ lục A 93 (i)V Cơng thức giải tích tính ∆L,R LFVHDs chuẩn unitary 94 A.1 Các đóng góp W ± boson 95 A.2 Các đóng góp Y ± boson 96 A.3 Các đóng góp Hs± boson 98 Phụ lục B Khử phân kì biên độ v 100 Các ký hiệu chung Trong luận án sử dụng ký hiệu sau: vi Viết tắt SM Tên Standard Model (Mơ hình chuẩn) BSM Beyond the Standard Model (Mơ hình mở rộng SM) LFV Lepton flavor violating (Vi phạm số lepton hệ) Lepton flavor violating decays of the charged leptons cLFV (Rã vi phạm số lepton hệ lepton mang điện) Lepton flavor violating decay of the standard-model-like LFVHD Higgs boson (Rã vi phạm số lepton hệ Higgs boson tựa SM) Br Branching ratio (Tỷ lệ rã nhánh) ISS Inverse Seesaw (Seesaw nghịch đảo) The 3-3-1 model with inverse seesaw neutrinos 331ISS (Mơ hình 3-3-1 với chế seesaw nghịch đảo) LHC Large Hadron Collider (Máy gia tốc lớn Hadron) NP New physics (Vật lý mới) PV Passarino-Veltman (Hàm Passarino-Veltman) The 3-3-1 model with right handed neutrinos 331RHN (Mơ hình 3-3-1 với neutrino phân cực phải) VEV Vacuum expectation value (Giá trị trung bình chân không) AMM Anomalous Magnetic Moment (mô men từ dị thường) EDM Electric Dipole Moment (mô men lưỡng cực điện) vii Danh sách bảng 2.1 Số lepton thông thường L (trái) số lepton L (phải) lepton Higgs boson mơ hình 331RHN 28 2.2 Hệ số đỉnh tương tác liên quan đến trình rã Higgs boson tựa SM (h01 → la lb ) mô hình 331ISSS Tất xung lượng giản đồ Feynman quy ước có chiều vào đỉnh giản đồ 42 2.3 Vùng giá trị Br(τ → eγ) Br(τ → µγ) vùng khơng gian hẹp giới hạn thực nghiệm Br(µ → eγ) thỏa mãn 53 3.1 Giới hạn c(ab)R [GeV−2 ] từ thực nghiệm Giá trị cho phép ∆aµ thỏa mãn độ tin cậy 1σ từ liệu thực nghiệm đưa (1.17) 69 −2 3.2 Đóng góp cụ thể cX (ab)R [GeV ] vào ∆aµ Br(eb → ea γ) với tham số tự đưa (3.29) Cột cuối biểu thị giá trị ∆aµ Br(eb → ea γ) 72 viii Danh sách hình vẽ 2.1 Giản đồ Feynman bậc vịng q trình rã la → lb γ chuẩn unitary Trong phần (2), Hs± (s = 1, 2) kí hiệu Higgs boson mang điện mơ hình 43 2.2 Giản đồ Feynman cho đóng góp bậc vịng trình rã h01 → la lb chuẩn unitary 46 ± H± ± H± Y W , DR , DR (trái) DR 2.3 Đồ thị biểu diễn giá trị DR (phải) vào Br(µ → eγ) theo mH1± với % = 200, 400, 600 GeV 49 2.4 Đồ thị biểu diễn tỉ lệ rã nhánh Br(la → lb γ) theo mH1± 51 2.5 Đồ thị đường đồng mức (contour plots) Br(la → lb γ) theo % mH1± 52 2.6 Đồ thị ∆i,R,L , i = 1, theo % với mH1± = 3.0TeV (trái) đường đồng mức ∆1,2,R,L theo mH1± % (phải) Trong hình bên phải, đường màu đen, xanh, gạch đứt màu đen gạch đứt màu xanh biểu thị giá trị ∆1,R , ∆2,R , ∆1,L , ∆2,L , tương ứng Tất đồ thị khảo sát trường hợp MR = 9% × diag(1, 1, 1) 54 2.7 Đồ thị Br(h01 → µτ ) theo mH1± với % = 100, 200, 400, 500, 600 GeV MR = 9%×diag(1, 1, 1) (trái) đồ thị mật độ Br(h01 → µτ ) theo mH1± % (phải) Đường cong màu đen hình bên phải biu th giỏ tr ca Br(à e) ì 1013 55 ix ≤ O(10−5 ); c c (22)R (22)R c(13)R