0010 xây dựng và khảo sát mô hình khối lượng neutrino với đối xứng vị a4 bằng phương pháp nhiễu loạn luận văn tốt nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHÍ QUANG VĂN XÂY DỰNG VÀ KHẢO SÁT MƠ HÌNH KHỐI LƯỢNG NEUTRINO VỚI ĐỐI XỨNG VỊ A4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU LOẠN LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ HÀ NỘI – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - PHÍ QUANG VĂN XÂY DỰNG VÀ KHẢO SÁT MƠ HÌNH KHỐI LƯỢNG NEUTRINO VỚI ĐỐI XỨNG VỊ A4 BẰNG PHƯƠNG PHÁP NHIỄU LOẠN LUẬN ÁN TIẾN SỸ VẬT LÝ Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán Mã số: 62 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS TS Nguyễn Anh Kỳ Hà Nội – LỜi cam ơn Líi đau tiên tơi xin gťi líi cam ơn chân thành, sâu sac nhat tỵi thay Nguyen Anh Kỳ, ngưíi ó tên tỡnh hợng dn, nh hợng, dỡu dat, giỳp đï tơi đưíng nghiên cťu khoa hoc tác phong làm vi»c nghiêm túc không biet m»t moi cua Thay thíi gian hưỵng dȁn tơi làm nghiên cťu sinh hồn thành luªn án tien sĩ Luªn án khơng the đưđc hồn thành neu thieu sț giúp đï nhi»t thành phong cách làm vi»c chuyên nghi»p cua TS Nguyen Thị Hong Vân, TS Đinh Nguyên Dinh vi»c trao đői, chia se kinh nghi»m, nhťng buői sinh hoạt nhóm, thao luªn chun mơn dài bat tªn, có the nói tơi hoc đưđc rat nhieu đieu tť đây, vỵi nhťng nhªn đưđc tơi xin gťi líi cam ơn chân thnh tợi ho Mụi trớng v ieu kiằn hoc têp, nghiên cťu rat tot sð đào tạo góp phan khơng nho vi»c hình thành kj làm vi»c ket qua nghiên cťu luªn án cua tơi Qua tơi xin gťi líi cam ơn đen nơi tơi đưđc đào tạo, nghiên cťu Vi»n Vªt lý Hoc viên Khoa hoc Công ngh», Vi»n Hàn lâm Khoa hoc Công ngh» Vi»t Nam Nhân đây, tơi muon gťi líi cam ơn tỵi Ban Giám hi»u Trưíng Đại hoc Kj thuªt - Hªu can CAND đong nghi»p nơi công tác giúp đï, đëng viên, hő trñ tạo nhieu đieu ki»n tot nhat ve cơng tác cho tơi thíi gian làm nghiên cťu sinh hồn thành luªn án Tơi gťi líi cam ơn đen chương trình hoc bőng thuëc Đe án 911, Quj phát trien khoa hoc công ngh» Quoc gia (Nafosted) theo đe tài so 103.03-2012.49 quj hoc bőng Odon Vallet thuëc Tő chťc G°p gï Vi»t Nam hő trñ mët phan kinh phí cho tơi thíi gian làm nghiên cťu sinh Và het, tơi xin bày to lịng biet ơn tỵi bo me, gia đình nho, anh chị bạn bè nhťng ngưíi het sťc ung hë, đëng viên ve moi m°t đe tơi vťng tin hồn thành luªn án Hà Nëi, Mùa Thu 2016 i LỜi cam đoan Tơi xin cam đoan ket qua luªn án "Xây dțng khao sát mơ hình khoi lưđng neutrino vỵi đoi xťng vị A4 bang phương pháp nhieu loạn" ket qua nghiên cťu cua ban thân sț hưỵng dȁn cua thay hưỵng dȁn sț hđp tác cua nhóm nghiên cťu Ket qua luªn án ket qua mỵi khơng trùng l°p vỵi ket qua cua luªn án cơng trình có Hà Nëi, 26-09-2016 i Mục lục Líi cam ơn i Líi cam đoan ii Danh sách hình vẽ iv Danh sách bang .vi MƠ đau Mơ hình chuan van đe khoi lưñng neutrino 1.1 1.2 2 11 Mơ hình chuȁn 11 1.1.1 Cau trúc gauge cua mơ hình chuȁn .12 1.1.2 Phá vï đoi xťng tț phát Cơ che Higgs 14 1.1.3 Tương tác Yukawa khoi lưñng fermion 16 1.1.4 Các dòng tương tác đi»n yeu .18 Khoi lưđng chuyen hố neutrino .20 1.2.1 So hạng khoi lưñng Dirac Majorana 20 1.2.2 Ma trªn trën 23 1.2.3 Cơ che cau bªp bênh 25 1.2.4 Chuyen hoá neutrino 31 1.2.5 Khoi lưñng neutrino mët so mð rëng mơ hình chuȁn 36 Khoi lưđng chuyen hố neutrino mơ hình A(1) 2.1 44 2.2 Bieu dien cua nhóm A4 mơ hình A4 45 Mơ hình chuȁn mð rëng A(1) 48 2.3 Phan vơ hưỵng 49 2.4 Phan lepton .53 2.5 Khoi lưñng trën neutrino 56 2.6 Pha Dirac vi phạm CP tham so Jarlskog 62 i MỤC LỤC MỤC LỤC Khoi lưñng chuyen hố neutrino mơ hình A(10) 68 3.1 Mơ hình chuȁn mð rëng A(10) 68 3.2 Phan vơ hưỵng 70 3.3 Phan lepton .73 3.4 Khoi lưđng chuyen hố neutrino .77 3.5 Nhªn xét so sánh sơ lưđc giťa hai mơ hình 87 Ket luªn 89 Danh mục cơng trình cơng bo 91 A Chéo hố ma trªn khoi lưđng neutrino 92 B Bieu dien cua nhóm A4 95 C Bieu thùc khai trien nhieu loạn 101 Tài li»u tham khao 105 i Danh sách hình vẽ Nguon neutrino m°t tríi [13] Nguon neutrino khí quyen (do tia vũ trự ban phá hạt nhân ð bau khí quyen) [13] 1.1 Đo thị mô ta dạng the Higgs [97] 15 1.2 Góc trën neutrino bieu dien theo góc Euler liên h» gťa sð trạng thái riêng trạng thái khoi lưñng [109] 25 1.3 Cơ che cau bªp bênh .26 1.4 Khoi lưñng neutrino hi»u dựng 28 1.5 Cơ che seesaw I, III (hình trái), seesaw II (hình phai) 28 1.6 Cơ che seesaw I 28 1.7 Cơ che seesaw II .29 1.8 Cơ che seesaw III 30 1.9 Cỏc hợng e xõy dng mụ hỡnh vêt lj nghiên cťu ve neutrino 37 2.1 Trưíng thành phan mơ hình chuȁn vỵi đoi xťng vị A4 × ZN [109] 48 2.2 Phân bo cua δCP trưíng hđp NO 63 2.3 Sț phự thuëc δCP theo sin2 θ13 trưíng hñp NO .64 2.4 Phân bo cua δCP trưíng hđp IO .64 2.5 Sț phự thuëc δCP theo sin2 θ13 trưíng hđp IO 64 2.6 Phân bo cua JCP trưíng hđp NO IO 66 3.1 Neutrino hi»u dựng che see-saw I 69 3.2 Cơ che see-saw I vỵi đoi xťng vị A4 69 3.3 Khoi lưñng hi»u dựng |⟨mee⟩| hàm cua khoi lưñng neutrino; đo thị (hình trái) thu đưđc bði (3.72) vỵi θij ∈ 3σ δ, α21, α31 ∈ [0, 2π], đo thị (hình phai) tť [6] 82 v DANH SÁCH HÌNH VZ 3.4 DANH SÁCH HÌNH VZ JCP hàm cua θ13 (hình trái) hàm cua δCP (hình phai) vỵi góc trën θij ∈ 3σ pha δCP ∈ [0, 2π] 83 3.5 Phân bo cua δCP NO (hình trái) IO (hình phai) vỵi nghi»m phân bi»t tương ťng vỵi màu đo xanh 84 3.6 Sț liên h» giťa δCP θ13 NO (hình trái) IO (hình phai), ð vùng 1σ, 2σ and 3σ tương ťng vỵi màu đo, xanh xanh da tríi 85 3.7 Phân bo cua JCP NO IO 85 3.8 JCP hàm cua θ13 NO (hình trái) IO (phai phai) 86 B.1 A4 nhóm đoi xťng cua hình tť di»n đeu 95 v Danh sách 1.1 Mët so nhóm gián đoạn đưđc sť dựng vi»c mð rëng mơ hình chuȁn 42 2.1 Các phiên ban mơ hình chuȁn mð rëng vỵi đoi xťng vị A4 .47 2.2 Các trưíng lepton vơ hưỵng vỵi nhóm bien đői A4, Z3, Z4 49 2.3 Dť li»u thțc nghi»m cua trưíng hđp NO IO [6, 7] .61 2.4 Giá trị trung bình cua δCP |JCP | trưíng hđp NO IO cua mơ hình A(1) 66 3.1 Mơ hình chuȁn mð rëng vỵi đoi xťng vị A(10) 69 3.2 Thang khoi lưñng cua mơ hình .76 3.3 Giá trị trung bình cua δCP |JCP | trưíng hđp NO IO cua mô hình A(10) 86 4 B.1 Lỵp liên hđp cua A4 96 MƠ GiỚi thi»u ve neutrino Neutrino hạt fermion có spin 1/2, trung hồ đi»n có khoi lưđng rat nho Nó hạt ban rat đ°t bi»t khó ghi nhªn tương tác rat yeu vợi vêt chat, chi tng tỏc thụng qua lțc yeu hap dȁn, lại loại hạt có rat nhieu vũ trự Neutrino có loại: neutrino electron (νe), neutrino muon (νµ) neutrino tau (ντ ), mªt đë trung bình cua neutrino vũ trự nν ≈ 336 cm−3, thiên hà cua mêt cú the lợn hn cỏc phan ťng hạt nhân Neutrino nguyên thuj đưñc tạo tť khoang 13 ti năm trưỵc, thíi kỳ đau sau Vự nő lỵn (bigbang), thíi kỳ vũ trự nóng, đªm đ°c bao gom hạt ban neutrino Nó đưđc sinh tť nhieu nguon như: m°t tríi, khí quyen trái đat, lị phan ťng hạt nhân, supernova, bigbang [1–5] Ke tť đưñc phát hi»n, neutrino đóng vai trị rat quan trong vªt lj hạt ban, vªt lj thiên văn, vũ trự hoc, manh ghép yeu nhªn thťc cua ve vªt chat vũ trự Do nhťng tính chat het sťc đ°c bi»t nhťng hieu biet ve cịn hạn che nên van đe ve vªt lj neutrino đoi tưđng liên quan ln nhťng chu đe đưñc quan tâm can phai giai quyet Hi»n chi mỵi biet neutrino hạt có khoi lưđng rat nho, chưa biet khoi lưđng xác cua chúng bang Năm 1967, ba nhà vªt lj Sheldon Glashow, Abdus Salam Steven Weinberg đe xuat lj thuyet đi»n yeu Lj thuyet mô ta tương tác đi»n tť, yeu giťa hạt ban, ke đen tương tác mạnh (cũng đưñc phát trien thíi gian này), goi mơ hình chuȁn (MHC), lj thuyet gauge cua đoi xťng SU (3)C × SU (2)L × U (1)Y Mơ hình chuȁn đem lại nhťng thành cơng lỵn vªt lj hạt ban: tiên đốn sț ton cua boson W ±, Z, dịng trung hồ, quark t c Tuy nhiên, ngồi nhťng thành cơng MHC nhťng hạn che chưa the giai quyet đưđc như: khơng thong nhat đưđc tương tác hap dȁn, khơng giai thích đưđc sț ton