Hiệu ứng của radion và u hạt lên các quá trình tán xạ của photon trong mô hình chuẩn mở rộng

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ SAO HIỆU ỨNG CỦA RADION VÀ U HẠT LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ CỦA PHOTON TRONG MÔ HÌNH CHUẨN MỞ RỘNG LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC HÀ NỘI – 2016 ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƢỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - ĐINH THỊ SAO HIỆU ỨNG CỦA RADION VÀ U HẠT LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ CỦA PHOTON TRONG MÔ HÌNH CHUẨN MỞ RỘNG Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết Vật lý toán Mã số: 60440103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: GS.TS Hà Huy Bằng HÀ NỘI - 2016 LỜI CAM ĐOAN Tôi khẳng định công trình nghiên cứu khoa học riêng tôi, sức lực thân nghiên cứu hoàn thiện sở kiến thức học tham khảo tài liệu Nó không trùng với kết tác giả Hà Nội, ngày 17 tháng 01 năm 2016 Tác giả luận văn Đinh Thị Sao LỜI CẢM ƠN Với đề tài luận văn tốt nghiệp “Hiệu ứng radion U hạt lên trinh tán xạ photon mô hình chuẩn mở rộng” xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới GS-TS Hà Huy Bằng,Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới GS TS Hà Huy Bằng – ngƣời tận tụy hết lòng hƣớng dẫn suốt trình học tập nghiên cứu hoàn thành luận văn Đồng thời, xin gửi lời cảm ơn chân thành cảm ơn thầy, cô Bộ môn Vật lý lý thuyết tận tâm dạy bảo cho kiến thức khoa học quý báu, trang bị cho kiến thức tảng đại Vật lý ngày Giúp có tảng kiến thức vũng vàng bắt tay vào nghiên cứu công trình khoa học Tôi xin gửi lời cảm ơn tới Ban chủ nhiệm khoa Vật lý, Phòng sau đại học Ban Giám hiệu Truờng Đại học Khoa học Tự Nhiên tạo điều kiện tôt để đựợc học tập hoàn thành luận án Cuối xin gửi lời biết ơn sâu sắc tơi gia đình ngƣời bên cạnh động viên suốt trình học tập hoàn thành luận văn thạc sĩ Tác giả luận văn Đinh Thị Sao MỤC LỤC MỞ ĐẦU 1 Lý lựa chọn đề tài Mục đích, đối tuợng phạm vi nghiên cứu Phƣơng pháp nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Bố cục luận văn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 1: MÔ HÌNH CHUẨN VÀ SỰ MỞ RỘNG MÔ HÌNH CHUẨNError! Book 1.1 Mô hình chuẩn Error! Bookmark not defined 2.2 Mở rộng mô hình chuẩn Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 2: HIỆU ỨNG CỦA RADION LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ CỦA PHOTON Error! Bookmark not defined 3.1 Quá trình tán xạ γγ → γγ với tham gia radionError! Bookmark not defined 3.2 Quá trình tán xạ Compton với tham gia radion.Error! Bookmark not defin 3.3 Kết luận chƣơng Error! Bookmark not defined CHƢƠNG 3: HIỆU ỨNG CỦA UHẠT LÊN CÁC QUÁ TRÌNH TÁN XẠ CỦA PHOTON Error! Bookmark not defined KẾT LUẬN Error! Bookmark not defined TÀI LIỆU THAM KHẢO Error! Bookmark not defined DANH SÁCH BẢNG Bảng 3.1.1 Tỉ số tiết diện tán xạ vi phân tán xạ    có tham gia radion( d d ) tham gia radion ( ) d d theo mức lượng va chạm Error! Bookmark not defined Bảng 3.1.2 Tỉ số tiết diện tán xạ toàn phần tán xạ    có tham gia radion (  ) tham gia radion( ) theo mức lượng va chạm Error! Bookmark not defined Bảng 4.1.1 Tiết diện tán xạ toàn phần trình    với ảnh hưởng U – hạt mức lượng khác du  1.1  1.5 Error! Bookmark not defined Bảng 4.1.2: Tỷ số tiết diện tán xạ toàn phần trình    có tham gia U hạt tham gia U hạt mức lượng khác với tham số đầu vào du  1.1  1.5 Error! Bookmark not defined DANH SÁCH HÌNH VẼ Hình 3.1.1: Giản đồ Feynman cho trình tán xạ γγ → γγ có tham gia radion Error! Bookmark not defined Hình3.1 2.Phân bố góc chuẩn hóa trình γγ → γγ có tham gia radion Error! Bookmark not defined Hình 3.1.3: Đồ thị tiết diện tán xạ toàn phần theo lượng va chạm trình γγ → γγ có tham gia radion.Error! Bookmark S not defined Hình 3.1.4: Sự phụ thuộc tiết diện tán xạ toàn phần trongquá trình    vào khối lượng radion với S = 3TeV, Λφ = 1,5TeV Error! Bookmark not defined Hình 3.1.5: Sự phụ thuộc tiết diện tán xạ vi phân trình    vào cosθ với S = 3TeV, Λφ = 1,5TeV ;mφ= 200GeV Error! Bookmark not defined Hình 3.2.1: Sơ đồ Feynman trình tán xạ Compton với tham gia radion Error! Bookmark not defined Hình 3.2.1 Phân bố góc chuẩn hóa trình tán xạ e  e với tham gia radion Error! Bookmark not defined Hình 3.2.2: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tiết diện tán xạ toàn phần vào lượng va chạm S trongquá trình e  e với tham gia radion,với   1TeV ;  = 1,5TeV ; m = 200GeV Error! not defined Bookmark Hình 3.2.3: Đồ thị biểu diễn phụ thuộc tiết diện tán xạ toàn phần vào khối lượng radion, với S = 3TeV ;  = 1TeV ;  = 1,5TeV Error! Bookmark not defined Hình 3.2.4: Phân bố góc chuẩn hóa trình tán xạ e  e có tham gia radion,với S = 3TeV ;  = 1TeV ;  = 1,5TeV Error! Bookmark not defined Hình 4.1.1: Giản đồ Feynman cho trình tán xạ γγ → γγ có tham gia U hạt Error! Bookmark not defined DANH MỤC VIẾT TẮT LHC Máy va chạm hadron MSSM Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu QCD Sắc động học lƣợng tử QED Điện động học lƣợng tử RS Randall-Sundrum SM Mô hình chuẩn SUSY Siêu đối xứng MỞ ĐẦU Lý lựa chọn đề tài Con ngƣời không ngừng mong muốn tìm hiểu giới vật chất, vật chất đƣợc hành thành từ thứ gắn kết chúng với Trong trình nghiên cứu ngƣời bƣớc khám phá cấu trúc vật chất từ kích thƣớc nguyên từ 106 cm tới nuleon cỡ nhỏ kích thƣớc hạt nhân cỡ1013 cm kích thƣớc 1016 cm Theo ngƣời xây dựng đƣợc mô hình lý thuyết để mô tả toàn cảnh tranh vật lý mô hình chuẩn Mô hình chuẩn đƣợc coi làlý thuyết thành công việc mô tả quy luật tự nhiên vật lý kích thƣớc góp phần quan trọng việc phát triển vật lý hạt Bên cạnh thành công mô hình chuẩn bộc lộ nhiều thiếu sót nhƣ: mô hình chuẩn không giải thích đƣợc khối lƣợng quark t, giải thích đƣợc xuất lƣợng lớn tham số tự do, phân cực trái neutrino; xuất hạt Higg tồn vật chất tối vũ trụ… Những lý chứng tỏ mô hình chuẩn lý thuyết cuối vật lý Để khắc phục hạn chế mô hình chuẩn, ngƣời ta mở rộng mô hình chuẩn theo nhiều cách khác Tuy nhiên mô hình thành công đƣợc mong đợi nhiều mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu (MSSM), mở rộng không – thời gian chiều mở rộng tính đến bất biến tỷ lệ Cùng với mở rộng mô hình chuẩn hạt liên tục đƣợc tìm chứng minh tồn chúng thông qua chế tán xạ Vì lý lựa chọn đề tài “Hiệu ứng radion U hạt lên trình tán xạ photon mô hình chuẩn mở rộng” để nghiên cứu Trong luận văn này, đề cập tới hai loại hạt U hạt radion Thông qua việc nghiên cứu hiệu ứng chúng đánh giá mức độ ảnh hƣởng chúng lên tiết diện tán xạ vi phân vàtoàn phần trình tán xạ photon khẳng định thêm tồn radion U hạt Kết luận văn cung cấp kênh thông tin để tìm hạt thực nghiệm 2 Mục đích, đối tuợng phạm vi nghiên cứu Trƣớc hạn chế mô hình chuẩn, nguời đƣa nhiều hƣớng mở rộng khác để khắc phục Theo hƣớng mở rộng có hạt xuất cần đƣợc nghiên cứu Chính vậy, mục đích đề tài nghiên cứu ảnh hƣởng hạt lên trình tán xạ photon – trình tán xạ kinh điển lý thuyết trƣờng, nhằm khẳng định tồn chúngthông qua việc đánh giá mức độ ảnh hƣởng chúng lên tiết diện tán xạ toàn phần, đồng thời chúng minh tính đắn mô hình chuẩn mở rộng Dựa vào hƣớng mở rộng mô hình chuẩn đƣợc quan tâm nhiều mô hình chuẩn siêu đối xứng chiều, mở rộng không – thời gian chiều mở rộng tính đến bất biến tỷ lệ; đối tƣợng nghiên cứu luận văn hạt bao gồm U hạt hạt radion Phạm vi nghiên cứu luận văn số trình tán xạ kinh điển vật lý hạt photon nhƣ trình tán xạ    , trình tán xạ Compton e    e  Phƣơngpháp nghiên cứu Trong đề tài này, sử dụng phƣơng pháp nghiên cứu sau:  Các phƣơng pháp lý thuyết trƣờng lƣợng tử: kỹ thuật giản đồ Feyman, phƣợng pháp khử phân kỳ, phƣơng pháp tái chuẩn hóa  Sử dụng phần mềm matlab 2008 để vẽ đồ thị xử lý số liệu  Phân tích số liệu đồ thị Ý nghĩa khoa học thực tiễn luận văn Thông qua việc đánh giá ảnh hƣởng radion U hạt lên tiết diện tán xạ vi phân toàn phần trongcác trình tán xạ photon, thêm lần khẳng định tồn hạt radion U hạt; khẳng định TÀI LIỆU THAM KHẢO A/Tài liệu tiếng Việt [1] Hà Huy Bằng (2010), Lý thuyết trường lượng tử, NXB Đại Học Quốc Gia, Hà Nội [2] Nguyễn Xuân Hãn (1998), Cơ sở lý thuyết trường lượng tử, NXB Đại Học Quốc Gia, Hà Nội [3] Hoàng Ngọc Long (2008), Cơ sở vật lý hạt bản, NXB Thống Kê, Hà Nội B/Tài liệu tiếng Anh [1] A.Akhieser,L.Landau and I Pomeranchook (1937), “ Scatering of light by light”, Nature 138, 206 [2] Chun-Fu Chang, Kingman Cheung, and TZu-Chiang Yuan (2008), “Unparticle effects in photon-photon scattering”, Journal of High Energy, 83, pp 291-294 [3] Chun-Fu Chang, Kingman Cheung and Tzu-Chiang Yuan (2008) “ Unparticle effects in photon-photon scattering”, arXiv:hep-Ph/0801.2843 [4] Dreiner H K.,Kittel O and Lanenfeld U., “Discovery potential of radiative neutralino production at the LHC”, Phys Lett A29, arXiv:hep-ph/1402.4937 [5] D.V.Soa et.al (2014), “Total cross-section for photon-axion conver-sions in external electromagnetic field”, Mod Phys Lett.A29,arXiv:help- ph/1402.4937 [6] Freund P.G.O (1998), Introduction to Supermmetric, Cambridge University Press, NY USA [7] H.Euler (1936), “On the scattering of light by light in Dirac’s theory”Publish in Ann Physik 26,389 [8] O Cakir and Korkut Okan Ozansoy (2007), “Unparticle Searches through Gamma Gamma Scattering”, arXiv:hep-ph/07123814 [9] Peter Cox, Tony Gherghetta (2012), “Radion dynamics and phenomenology in the linear dilaton model”, Journal of Hinh Energy,149, pp 183-205 [10] T.D.Tham, N.H Thao, D.V.Soa ,et.al (2012), “Radion production in high  energy gamama e colliders”, Communication in Physics, Vol.22, No.2, pp 97-101 [11] Takehisa Fujita and Naohiro Kanda (2011), “ A Proposal to Measure PhotonPhoton Scattering”,arXiv:hep-ph/1106.0465 [12] Yi Liang and Andrzej Cranecki (2011), “ Photon-photon scattering a tutorial”,arXiv:hep-ph/1111.6126 [13] Yoshiko Ohno, "Radion in Randall - Sundrum model at the LHC and photon collider", arXiv:hep-ph/1402.7159