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

Vấn đề phân bậc gauge mô hình chuẩn lời giải siêu đối xứng Nguyễn Thị Thùy Trường Đại học Khoa học Tự nhiên Luận văn ThS Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết 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 Bối cảnh nghiên cứu Chúng thực đề tài nghiên cứu bối cảnh khoa học giới có bước phát triển đột phá nhờ xuất máy gia tốc hạt lớn cung cấp gia tốc mạnh giới – gọi tắt LHC (Large Hadron Collider) Máy chế tạo tổ chức nghiên cứu hạt nhân Châu Âu (CERN),những tia hạt dẫn vào máy ngày 10 tháng năm 2008 Máy gia tốc hạt lớn (LHC)đã đạt mức tạo lượng 1,18 (TeV), phá vỡ kỷ lục giới 0,98 TeV đối thủ máy gia tốc hạt Tevatron phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia Fermilab Mỹ.LHC thiết kế để tạo va chạm trực diện tia proton với động cực lớn Mục đích LHC kiểm chứng mô hình chuẩn (tìm kiếm hạt Higgs, ) tìm dấu hiệu vật lý sau mô hình chuẩn Những kết nghiên cứu từ máy chứng minh dự đoán từ trước thành phần thiếu mô hình chuẩn, góp phần vào việc giải thích đặc tính hạt sơ cấp Đến tháng năm 2012, máy chứng minh tồn hạt Higgs 8/10/2013 giải thưởng Nobel vật lý học trao cho hai nhà khoa học François Englert Peter Higgs: Phát hạt Higgs, "chìa khóa" để hiểu vũ trụ Việc phát hạt Higgs mở chương nghiên cứu vật lý lý thuyết:  Mô hình chuẩn kiểm chứng với độ xác cao, xem xuất phát điểm mô hình vật lý  Hạt Higgs khẳng định trường vô hướng Higgs tràn ngập trạng thái chân khôngcủa vũ trụ Tương tác với vật chất cung cấp khối lượng cho hạt khác Càng tương tác mạnh với trường Higgs, vật chất lại có khối lượng nặng nhiêu Lý chọn đề tài Trong mô hình chuẩn cho hạt đạt thành công đáng kể, chưa thật hoàn chỉnh Những vấn đề thực nghiệm lý thuyết mô hình chuẩn cho thấy rõ ràng hiểu biết giới hạt nhiều hạn chế, cần phải tìm lý thuyết Trong luận án này, đề cập đến toán phân bậc gauge mô hình chuẩn Mô hình chuẩn với nhóm × × cho tương tác mạnh, yếu điện từ có khả mô tả vật lý cách xác (trừ lực hấp dẫn) thang khoảng cách nhỏ mà thăm dò Tuy nhiên, biết thang lượng vô lớn thang Planck ( GeV), xuất lý thuyết (thuyết hấp dẫn lượng tử) Vì mô hình chuẩn có hiệu lực thang lượng Mô hình chuẩn mô hình nhạy cảm với vùng lượng lớn Điều thể việc tính bổ vòng cho khối lượng hạt vô hướng Higgs, người ta thấy xuất phân kỳ bậc hai tích phân xung lượng.Các phân kỳ bậc hai khiến cho thang điện yếu trở nên không bền vững tính đến bổ lượng tử Chỉ cần thay đổi nhỏ tham số mô hình lý thuyết vùng lượng lớn dẫn đến thay đổi cực lớn cho tham số mô hình chuẩn Vấn đề lý thuyết gọi toán phân bậc gauge (hay gọi toán tinh chỉnh, tính tự nhiên lý thuyết) Bài toán đặt làm để đại lượng phân kỳ bậc hai không xuất tính đến bổ vòng Chúng nghiên cứu lời giải toàn khuôn khổ lý thuyết siêu đối xứng Trong phân kỳ bậc hai hạt bạn đồng hành siêu đối xứng tự động triệt tiêu lẫn Đó lý mà chọn đề tài: “Vấn đề phân bậc gauge mô hình chuẩn lời giải siêu đối xứng” Mục đích nghiên cứu đề tài Mục đích nghiên cứu để hiểu rõ mô hình chuẩn toán phân bậc gauge Từ đưa phương pháp để giải toán phân bậc gauge Phương pháp nghiên cứu Trong trình nghiên cứu đề tài sử dụng phương pháp lý thuyết trường lượng tử gồm kỹ thuật giản đồ Feynman phương pháp tách phân kỳ (phương pháp cắt xung lượng lớn), sử dụng số công thức tính tích phân phân kỳ số hệ thức ma trận Dirac Ý nghĩa khoa học đề tài Trong trình nghiên cứu luận án giúp nâng cao hiểu biết mô hình chuẩn, cụ thể cấu trúc hạt lực tương tác chúng Đồng thời, nghiên cứu giúp hiểu rõ siêu đối xứng Từ đó, giải toán phân bậc gauge lời giải siêu đối xứng Luận án sử dụng cho số nghiên cứu chuyên sâu bước đầu, phục vụ đào tạo chuyên nghành (ở bậc đại học sau đại học) Bố cục luận văn Nội dung Luận văn Thạc sỹ khoa học bao gồm phần mở đầu, ba chương, kết luận, tài liệu tham khảo số phụ lục: Chương 1- Tổng quan hạt Chương trình bày thông tin hạt tương tác chúng Từ đó, đưa cách phân loại hạt Mục 1.1 nói sơ lược số cấu trúc vi mô vật chất vũ trụ Mục 1.2 phân loại hạt gồm: Hạt fermion hạt boson Trong đó, hạt fermion hạt có spin bán nguyên, với 12 hương quark 12 hương lepton, hạt boson có higgss boson gauge boson Mục 1.3 tìm hiểu bốn lực tương tác hạt tương tác mạnh, tương tác điện từ, tương tác yếu tương tác hấp dẫn Chương - Mô hình chuẩn Chương trình bày nội dung mô hình chuẩn mô hình cộng nhận rộng rãi việc nghiên cứu vật lý lượng cao Xuất phát từ mô hình chuẩn lý thuyết chuẩn nhóm đối xứng SU SU U bị phá vỡ tự phát ta có cấu trúc hạt mô hình chuẩn mục 2.1 Mục 2.2 2.3 sở lý thuyết sử dụng mô hình chuẩn như: Lý thuyết trường chuẩn, vi phạm đối xứng tự phát chế higgs Từ 2.4 đến 2.8 trình bày chi tiết mô hình chuẩn Lagrangian tổng hợp (2.4), đến hình thành khối lượng hạt fermion hạt boson (2.5) (2.6) Cho đến biểu thức tường minh dòng mang điện, dòng trung hòa mục 2.7 thu ma trận CKM quark mục 2.8 Từ đó, ta thấy mô hình chuẩn có thành công lớn việc giải thích kết thực nghiệm Tuy nhiên, mô hình chuẩn tồn nhiều vấn đề chưa giải trình bày mục 2.9 Chương - Bài toán phân bậc gauge mô hình chuẩn Trình bày vấn đề lý thuyết quan trọng mô hình chuẩn Đó toán phân bậc gauge giải pháp để giải vấn đề Mục 3.1 trình bày nguồn gốc toán phân bậc gauge cụ thể xuất hai thang lượng cách xa xuất phân kỳ bậc hai tính đến bổ lượng tử Từ đó, đưa số giải pháp để giải cho toán phân bậc gauge mục 3.2 Chương - Lời giải siêu đối xứng cho toán phân bậc gauge Chương trình bày lời giải cho toán phân bậc gauge dựa ý tưởng siêu đối xứng mục 4.1 Dựa vào mô hình Weinberg – Salam – Glashow siêu đối xứng để đại lượng phân kỳ bậc hai từ bổ cặp đồng hành tự động triệt tiêu lẫn tính toán chi tiết mục 4.2 Khi đó, vấn đề phân bậc gauge giải Reference TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt 1.Hà Huy Bằng (2006), giảng siêu đối xứng, NXB ĐHQG,Hà Nội 2.Hà Huy Bằng (2006), bổ vòng lý thuyết trường lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Nguyễn Xuân Hãn (1998), học lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Nguyễn Xuân Hãn (1996), sở lý thuyết trường lượng tử, NXB ĐHQG, Hà Nội Trần Minh Hiếu (2012), Chuyên đề lý thuyết trường lượng tử tăng cường Hoàng Ngọc Long (2005), Cơ sở vật lý hạt bản, NXB Thống kê, Hà Nội Hoàng Ngọc Long (2003), nhập môn lý thuyết trường mô hình thống tươngtác điện yếu, NXB Khoa Học Kỹ Thuật Phạm Thúc Tuyền (2010), lý thuyết hạt bản, NXB ĐHQG, Hà Nội Tiếng Anh Arason H., Castano D J., Kesthelyi B., Mikaelian S., Piard E J., Ramond P., and Wright B D (1992), “Renormalization-group study of the standard model andits extensions: The standard model”, Physical Review D, 9, pp 3945-3965 10 Leonard Susskind (1984), The gauge hierarchy problem, Supersymmetry, and allthat 11 Manuel Drees (1996), An introduction to Supersymmetry 12.Nvaes, S F (2000), Standard Model: An Introduction, World Scientific, Singapore 13 Renton,P (1990), Electroweak Interactions: An Introduction to the physics of Quarks and Leptons, Cambridge University Press, Cambridge