Luận án Tiến sĩ Vật lý: Mô men từ dị thường của muon trong mô hình 3-3-1 tiết kiệm và phiên bản siêu đối xứng

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VN VIỆN VẬT LÝ ĐINH THANH BÌNH MƠ MEN TỪ DỊ THƯỜNG CỦA MUON TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 TIẾT KIỆM VÀ PHIÊN BẢN SIÊU ĐỐI XỨNG Chuyên ngành : Mã ngành: Vật lý lý thuyết vật lý toán 62 44 01 03 Luận án tiến sĩ vật lý Người hướng dẫn TS Đỗ Thị Hương GS TS Marcos Rodriguez Hà Nội-2015 Lời cam đoan Tôi, Đinh Thanh Bình, xin cam đoan luận án , ’MƠ MEN TỪ DỊ THƯỜNG CỦA ´ KIÊM VÀ PHIÊN BẢN SIÊU ĐƠI ´ XỨNG ’ MUON TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 TIÊT cơng việc tơi hồn thành thực Tôi xác nhận điều sau:  Luận án gồm kết thân thực thời gian làm nghiên cứu sinh Trong luận án sử dụng kết nghiên cứu với TS Đỗ Thị Hương , TS Lê Thọ Huệ, GS TS Hoàng Ngọc Long  Các kết khơng tơi làm chích dẫn đầy đủ xác  Tơi cơng nhận nguồn giúp đỡ  Tơi xin khẳng định kết công bố luận án "Mô men từ dị thường muon mơ hình 3-3-1 kinh tế phiên siêu đối xứng" kết không trùng lặp với kết luận án cơng trình có Kí tên : Hà Nội: i Lời cảm ơn Lời tơi xin cảm ơn GS TS Hồng Ngọc Long, người thầy hướng dẫn đến với môn vật lý hạt Tôi xin cảm ơn TS Đỗ Thị Hương GS Marcos Rodriguez hướng dẫn tơi hồn thành luận án TS Tơi xin cảm ơn GS TS Đặng Văn Soa dẫn ngày đầu nhập môn Tôi xin cảm ơn thành viên nhóm lý thyết trường hạt bản: TS Phùng Văn Đồng, TS Lê Thọ Huệ Tơi xin cảm ơn TTVLLT có hỗ trợ thời gian làm việc Tôi xin cảm ơn phòng sau đại học Viện Vật Lý Viện Vật Lý ii Mục lục Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Danh sách hình vẽ vi Danh sách bảng ix ´ tăt ´ Kí hiê.u viêt x 3 4 10 10 12 13 14 15 17 17 20 21 Giới thiệu 1.1 Mục đích nghiên cứu 1.2 Đối tượng nghiên cứu 1.3 Nội dung nghiên cứu 1.4 Phương pháp nghiên cứu 1.5 Mô men từ dị thường Mô men từ dị thường mơ hình E331 2.1 Tóm tắt mơ hình 3-3-1 2.1.1 Boson chuẩn 2.1.2 Cấu trúc Fermion 2.1.3 Phần Higgs 2.2 Mô hình E331 2.2.1 Khối lượng lepton 2.2.2 Higgs boson chuẩn 2.2.3 Dòng mang điện 2.2.4 Dòng trung hòa iii iv Mục lục 2.3 Đóng góp vào mô men từ dị thường muon mô hình E331 2.3.1 Vector mang điện 2.3.2 Đóng góp boson chuẩn trung hịa 2.3.3 Vơ hướng trung hịa 2.3.4 Vô hướng mang điện 2.3.5 Điều kiện thang phá vỡ số mơ hình 331 2.3.5.1 Mơ hình 331 tối giản (R331) 2.3.5.2 Mơ hình 3-3-1 với lepton ngoại lai nặng Kết luận Mô men từ dị thường Higgs mơ hình E331 siêu đối xứng 3.1 Siêu đối xứng 3.2 Mơ hình SUSYE331 3.2.1 Sự xắp xếp hạt mơ hình SUSYE331 3.2.2 Hạt siêu đối xứng trung hòa 3.2.3 Hạt siêu đối xứng mang điện 3.2.4 Trộn lepton 3.2.5 Khối lượng smuon khối lượng sneutrino 3.3 Thế vô hướng cho phần Higgs 3.3.1 Higgs CP lẻ 3.3.2 Higgs trung hòa 3.3.3 Higgs mang điện 3.3.4 Điều kiện ràng buộc khối lượng Higgs 3.3.4.1 Trường hợp tham số mềm thang điện yếu 3.3.4.2 Trường hợp tham số mềm thang SU (3)L 3.3.4.3 Higgs trung hòa CP chẵn 3.3.4.4 Higgs mang điện 3.3.5 So sánh MSSM Higgs SUSYE331 Higgs 3.4 Đóng góp SUSY vào muon MDM 3.4.1 Trạng thái riêng yếu 3.4.2 Tính tốn số 3.5 Kết luận 2.4 KẾT LUẬN 21 22 24 26 27 28 28 29 30 32 32 34 34 37 38 40 41 43 46 48 50 51 51 53 53 56 59 60 61 66 75 77 A Tích phân 81 B Bình phương ma trận khối lượng Higgs CP chẵn 85 Mục lục v C Ma trận khối lượng Higgs mang điện 89 D Bổ đính khối lượng Higgs trung hịa 91 Tài liệu tham khảo 95 Danh sách hình vẽ 2.1 2.2 2.3 Giản đồ Feynamn đóng góp vào (g − 2)µ mơ hình E331 22 Đồ thị vẽ ∆aµ theo mY 28 Đóng góp boson chuẩn vào aµ mơ hình R331 29 2.4 Đồ thị vẽ f(k) theo giá trị k = m2N R m2 + V hai trường hợp : k < (hình trái) k > (hình phải ) 30 3.1 Hình vẽ khối lượng mHj0 (j = 1, 2, , 5) theo mA1 Các tham số cố 3.2 3.3 02 +u −4 mW = định sau: mX = 2.5 TeV, mA2 = 1.0 TeV, uv2 +v 02 = 10 80.4 GeV, tγ = 50, tβ = 10 Đường đỏ biểu diễn khối lượng Higgs trung hòa nhẹ Đường gạch cố định giá trị mZ ' 92.0 GeV 55 Khối lượng Higgs trung hịa nhẹ bao gồm bổ đính top stop quark Đường đen(chấm) thể khối lượng mô hình SUSYE331(MSSM) theo khối lượng stop quark Hai đường gạch tương ứng với khối lượng 125 126 GeV Trong mơ hình SUSYE331 mX = 2TeV 56 Hình vẽ m2H ± theo mA1 Các tham số cố định sau: mX = 2.5 i 02 +u TeV (hình trái ) mX = 2.0 TeV (hình phải ), mA2 = 1.0 TeV, uv2 +v 02 = −4 10 mW = 80.4 GeV Hình trái tương ứng với giá trị lớn tγ tβ : tγ = 50., tβ = 10 Hình phải tương ứng với giá trị nhỏ tγ tβ : m2 c tγ = 5.0, tβ = 1.2 Chấm đỏ tương ứng với giá trị m2A1 = cX2γ2β −m2W cho giá trị bình phương khối lượng Higgs mang điện nhẹ m2H ± ' 58 3.4 3.5 Đường đồng mức giá trị nhỏ m2H ± theo hai giá trị : (mA1 , tβ ) (hình trái) (mA1 , tγ ) (hình phải) Các tham số cố +u02 −4 định sau: mX = 2.5 TeV, mA2 = 1.0 TeV, uv2 +v m2W = 02 = 10 80.2; tγ = 30 (hình trái) tβ = 10 (hình phải) Đường nét đứt tương ứng với m2H ± = 58 (a) (a) Giản đồ cho đóng góp vào aµL [1 − 3] aµR [4] 62 3.6 Giản đồ cho đóng góp vào aµL [1 − 10] aµR [11 − 12] 63 (b) (b) vi vii Danh sách hình vẽ 3.7 3.8 3.9 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 3.15 3.16 (c) Giản đồ cho đóng góp vào aµLR Đồ thị khảo sát ∆aµ theo MSU SY Đồ thị vẽ ∆aµ theo µρ mG Slepton hệ có khối lượng m˜l2 = 100GeV Nếu tính đến phân bậc hệ hai ba khối lượng slepton hệ chọn 1TeV Gauginos có khối lượng nhau: mλB = mλA = mG tan γ = 5, trộn lẫn cực đại: θL = θR = π4 , θνL = θνR = π4 Đồ thị vẽ ∆aµ theo µρ mG Sleptoncó khối lượng m˜l2 = 200GeV Nếu tính đến phân bậc hệ hai ba khối lượng slepton hệ chọn 1TeV Gauginos có khối lượng nhau: mλB = mλA = mG tan γ = 5, trộn lẫn cực đại: θL = θR = π4 , θνL = θνR = π4 Đồ thị vẽ ∆aµ theo µρ mG Sleptoncó hệ hai khối lượng m˜l2 = 500GeV Slepton hệ ba có khối lượng chọn 2TeV Gauginos có khối lượng nhau: mλB = mλA = mG tan γ = 60, trộn lẫn cực đại: θL = θR = π4 , θνL = θνR = π4 Đồ thị vẽ ∆aµ theo µρ mG Slepton hệ có khối lượng m˜l2 = 800GeV Slepton hệ có khối lượng chọn 2TeV Gauginos có khối lượng nhau: mλB = mλA = mG tan γ = 60, trộn lẫn cực đại: θL = θR = π4 , θνL = θνR = π4 Đồ thị vẽ ∆aµ theo khối lượng slepton phân cực trái mL˜ khối lượng sletpton phân cực phải mR˜ Slepton phân cực trái có khối lượng mL˜ : m˜lL = mν˜L2 = m˜lL = mν˜L3 = mL˜ , Slepton phân cực phải có khối lượng mR˜ : m˜lR = mν˜R2 = m˜lR = mν˜R3 = mR˜ , tan γ = 60, µρ = 140 GeV, mλA =1 TeV Đồ thị vẽ ∆aµ theo khối lượng slepton phân cực trái mL˜ khối lượng sletpton phân cực phải mR˜ Slepton phân cực trái có khối lượng mL˜ : m˜lL = mν˜L2 = m˜lL = mν˜L3 = mL˜ , Slepton phân cực phải có khối lượng mR˜ : m˜lR = mν˜R2 = m˜lR = mν˜R3 = mR˜ , tan γ = 60, µρ = 140 GeV, mλA =2 TeV Đồ thị vẽ ∆aµ theo khối lượng slepton phân cực trái hệ hai mL˜ khối lượng slepton phân cực phải hệ mR˜2 m˜lL3 = m˜lR3 = mν˜L3 = mν˜R3 = 800 GeV tan γ = 60, µρ = 140 GeV, mλB = 350 GeV Đồ thị vẽ ∆aµ khối lượng slepton phân cực trái hệ hai mL˜ khối lượng slepton phân cực phải hệ mR˜2 m˜lL3 = m˜lR3 = mν˜L3 = mν˜R3 = 800 GeV tan γ = 60, µρ = 140 GeV, mλB = 350 GeV 65 68 70 70 71 71 72 72 73 73 Danh sách hình vẽ viii 3.17 Đồ thị vẽ ∆aµ theo khối lượng sneutrino phân cực trái hệ hai mν˜L2 khối lượng slepton phân cực phải hệ hai mR˜2 Khơng có trộn lẫn phần slepton θR = θL = Sự trộn lẫn phần sneutrino cực đại θνR = θνL = π4 , tan γ = 60, µρ = 140 GeV, Khối lượng slepton hệ m˜l3 = 800 GeV Khối lượng slepton phân cực trái hệ hai , mL˜ = 600 GeV, mλB = 350 GeV, mλA = TeV 74 3.18 Đồ thị vẽ ∆aµ theo khối lượng sneutrino phân cực trái hệ hai mν˜L2 khối lượng slepton phân cực phải hệ hai mR˜2 Khơng có trộn lẫn phần slepton θR = θL = Sự trộn lẫn phần sneutrino cực đại θνR = θνL = π4 , tan γ = 60, µρ = 140 GeV, Khối lượng slepton hệ m˜l3 = 800 GeV Khối lượng slepton phân cực trái hệ hai , mL˜ = 600 GeV, mλB = 350 GeV, mλA = TeV 74 Danh sách bảng 2.1 Đỉnh tương tác Higg-lepton-lepton 19 3.1 3.2 Hằng số tương Higgs-boson chuẩn 60 Tương tác Higgs trung hòa với fermion 60 ix ... xin cam đoan luận án , ’MÔ MEN TỪ DỊ THƯỜNG CỦA ´ KIÊM VÀ PHIÊN BẢN SIÊU ĐÔI ´ XỨNG ’ MUON TRONG MƠ HÌNH 3-3-1 TIÊT cơng việc tơi hồn thành tơi thực Tơi xác nhận điều sau:  Luận án gồm kết thân... men từ dị thường mơ hình mở rộng Cụ thể là: Chapter Giới thiệu • Khảo sát trình đóng góp vào mơ men từ dị thường muon mơ hình 331 kinh tế mơ hình 331 kinh tế siêu đối xứng • Khảo sát mơ men từ. .. Chương Mô men từ dị thường mô hình E331 11 biến đổi phản tam tuyến Điểm khác biệt vấn đề khử dị thường mô hình chuẩn khử dị thường hệ cịn mơ hình 3-3-1 khử dị thường xảy tất hệ tính đến Do mơ hình