I. Tổng Quan Về Ảnh Hưởng Trường Vô Hướng Đến Dòng Trung Hòa
Bài viết này tập trung vào ảnh hưởng của các trường vô hướng lên dòng trung hòa trong các mô hình S331 và 3-3-1-1. Các mô hình này là những phần mở rộng của Mô hình Chuẩn (SM), được xây dựng để giải quyết các vấn đề mà SM chưa thể giải thích, chẳng hạn như khối lượng neutrino, số lượng thế hệ fermion và sự bất đối xứng vật chất-phản vật chất. Việc nghiên cứu dòng trung hòa thay đổi vị (FCNC) trong các mô hình này rất quan trọng vì chúng nhạy cảm với các hiệu ứng của Vật lý mới ở thang năng lượng cao. Các trường vô hướng đóng vai trò quan trọng trong cơ chế phá vỡ đối xứng tự phát (SSB), tạo ra khối lượng cho các hạt cơ bản. Sự tương tác của các trường vô hướng với các fermion có thể dẫn đến các tương tác FCNC đáng kể, cung cấp các dấu hiệu có thể kiểm chứng được của Vật lý vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn (BSM).
1.1. Giới Thiệu Mô Hình S331 và 3 3 1 1
Mô hình S331 và 3-3-1-1 là các mô hình mở rộng nhóm đối xứng chuẩn của SM, cụ thể là mở rộng nhóm SU(2)L thành SU(3)L. Điều này dẫn đến sự xuất hiện của các boson chuẩn mới và các fermion mới, cũng như các trường vô hướng bổ sung. Mô hình 3-3-1 giải thích được nhiều câu hỏi của SM như số thế hệ fermion, lượng tử hoá điện tích, khối lượng nặng bất thường top quark, khối lượng neutrino, vi phạm CP trong tương tác mạnh, vật chất tối. Các mô hình này có thể giải thích các hiện tượng như khối lượng neutrino thông qua cơ chế seesaw, và cung cấp các ứng cử viên cho vật chất tối. Nghiên cứu các mô hình này giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc cơ bản của vũ trụ.
1.2. Vai Trò Của Trường Vô Hướng Trong Phá Vỡ Đối Xứng
Các trường vô hướng đóng vai trò then chốt trong cơ chế phá vỡ đối xứng tự phát (SSB) trong cả hai mô hình. Thông qua cơ chế Higgs, các trường vô hướng có được giá trị trung bình chân không (VEV), phá vỡ đối xứng chuẩn và tạo ra khối lượng cho các boson chuẩn và fermion. Cấu trúc của các trường vô hướng và các tương tác của chúng với các fermion quyết định các tính chất của các tương tác FCNC. Việc nghiên cứu chi tiết phần vô hướng của các mô hình này là rất quan trọng để hiểu rõ các hiệu ứng của Vật lý mới lên dòng trung hòa.
II. Vấn Đề Dòng Trung Hòa Thay Đổi Vị Trong Mô Hình Chuẩn
Trong Mô hình Chuẩn, dòng trung hòa thay đổi vị (FCNC) bị triệt tiêu ở bậc cây do cơ chế GIM (Glashow-Iliopoulos-Maiani). Tuy nhiên, chúng có thể xuất hiện ở các bậc vòng, nhưng với biên độ rất nhỏ. Các thí nghiệm gần đây đã chỉ ra một số dị thường trong các quá trình liên quan đến FCNC, chẳng hạn như các kênh rã bán lepton của meson B và moment từ dị thường của muon. Những dị thường này có thể là dấu hiệu của Vật lý mới vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn, và các mô hình S331 và 3-3-1-1 cung cấp các cơ chế để giải thích chúng.
2.1. Cơ Chế GIM và Sự Triệt Tiêu FCNC Trong SM
Cơ chế GIM là một tính năng quan trọng của Mô hình Chuẩn, giúp triệt tiêu các tương tác FCNC ở bậc cây. Điều này là do sự suy biến về khối lượng của các quark trong cùng một lưỡng tuyến yếu. Tuy nhiên, khi có sự khác biệt về khối lượng giữa các quark, các tương tác FCNC có thể xuất hiện ở các bậc vòng, nhưng với biên độ rất nhỏ. Sự triệt tiêu này làm cho các quá trình FCNC trở nên rất nhạy cảm với các hiệu ứng của Vật lý mới.
2.2. Dị Thường Vật Lý Vị và Gợi Ý Về Vật Lý Mới
Các dị thường vật lý vị, chẳng hạn như các kênh rã bán lepton của meson B và moment từ dị thường của muon, đã thu hút sự chú ý lớn trong những năm gần đây. Những dị thường này cho thấy sự khác biệt giữa các tiên đoán của Mô hình Chuẩn và các kết quả thực nghiệm. Mặc dù có thể có những giải thích khác, chẳng hạn như các hiệu ứng phi nhiễu loạn, nhưng nhiều nhà vật lý tin rằng những dị thường này là dấu hiệu của Vật lý mới vượt ra ngoài Mô hình Chuẩn.
III. Ảnh Hưởng Trường Vô Hướng Đến FCNC Trong Mô Hình S331
Trong mô hình S331, các trường vô hướng có thể tạo ra các tương tác FCNC đáng kể ở bậc cây. Điều này là do cấu trúc phức tạp của phần vô hướng và sự trộn lẫn giữa các thế hệ fermion. Các tương tác FCNC này có thể đóng góp vào các quá trình như các kênh rã bán lepton của meson B và moment từ dị thường của muon, giúp giải thích các dị thường quan sát được trong các thí nghiệm. Nghiên cứu này sử dụng các kết quả nghiên cứu đã thực hiện cùng với cô hướng dẫn là PGS. Đỗ Thị Hương.
3.1. Tương Tác FCNC Của Higgs Trong Mô Hình S331
Các boson Higgs trong mô hình S331 có thể có các tương tác FCNC với các quark và lepton. Các tương tác này có thể được tạo ra bởi sự trộn lẫn giữa các thế hệ fermion và cấu trúc phức tạp của phần vô hướng. Biên độ của các tương tác FCNC này phụ thuộc vào các tham số của mô hình, chẳng hạn như các coupling Yukawa và các VEV của các trường vô hướng.
3.2. Trộn Meson Ở Bậc Cây Trong Mô Hình S331
Các tương tác FCNC trong mô hình S331 có thể đóng góp vào sự trộn lẫn meson ở bậc cây. Sự trộn lẫn meson là một hiện tượng trong đó các meson trung hòa, chẳng hạn như K0 và B0, có thể chuyển đổi thành phản hạt của chúng. Biên độ của sự trộn lẫn meson phụ thuộc vào các tham số của mô hình và có thể được sử dụng để ràng buộc không gian tham số của mô hình S331.
IV. Ràng Buộc Vật Lý Từ FCNC Trong Mô Hình 3 3 1 1
Mô hình 3-3-1-1 cũng cho phép các tương tác FCNC ở bậc cây thông qua các boson chuẩn mới và các trường vô hướng mới. Các ràng buộc từ các quá trình FCNC như trộn meson và các kênh rã hiếm có thể được sử dụng để giới hạn không gian tham số của mô hình. Nghiên cứu này sử dụng các kết quả nghiên cứu đã thực hiện cùng với cô hướng dẫn là PGS. Đỗ Thị Hương và GS. Phùng Văn Đồng.
4.1. Các Quá Trình Hiếm Truyền Bởi Boson Chuẩn Mới
Các boson chuẩn mới trong mô hình 3-3-1-1 có thể truyền các quá trình hiếm, chẳng hạn như các kênh rã vi phạm số vị lepton (LFV) và các kênh rã vi phạm số vị quark (QFV). Biên độ của các quá trình này phụ thuộc vào khối lượng và coupling của các boson chuẩn mới, và có thể được sử dụng để ràng buộc không gian tham số của mô hình 3-3-1-1.
4.2. Các Kênh Rã Bổ Đính Trong Mô Hình 3 3 1 1
Các kênh rã bổ đính, chẳng hạn như các kênh rã của boson Higgs tựa Mô hình Chuẩn (SMLHB), cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các tương tác FCNC trong mô hình 3-3-1-1. Việc đo lường các tỉ lệ rã nhánh của các kênh này có thể cung cấp các ràng buộc bổ sung cho không gian tham số của mô hình.
V. Ứng Dụng Thực Tiễn và Kết Quả Nghiên Cứu Về Dòng Trung Hòa
Các kết quả nghiên cứu về ảnh hưởng của các trường vô hướng lên dòng trung hòa trong các mô hình S331 và 3-3-1-1 có thể được sử dụng để giải thích các dị thường vật lý vị quan sát được trong các thí nghiệm. Bằng cách so sánh các tiên đoán của các mô hình này với các kết quả thực nghiệm, chúng ta có thể xác định các giá trị có thể chấp nhận được của các tham số mô hình và hiểu rõ hơn về cấu trúc cơ bản của vũ trụ. Các kết quả này cũng có thể được sử dụng để hướng dẫn các tìm kiếm thực nghiệm cho Vật lý mới tại các máy gia tốc hạt.
5.1. So Sánh Lý Thuyết và Thực Nghiệm Về FCNC
Việc so sánh các tiên đoán lý thuyết của các mô hình S331 và 3-3-1-1 với các kết quả thực nghiệm về FCNC là rất quan trọng để kiểm tra tính hợp lệ của các mô hình này. Bằng cách thực hiện các tính toán chính xác và so sánh chúng với các dữ liệu thực nghiệm, chúng ta có thể xác định xem các mô hình này có thể giải thích các dị thường quan sát được hay không.
5.2. Hướng Dẫn Tìm Kiếm Vật Lý Mới Tại Máy Gia Tốc
Các kết quả nghiên cứu về FCNC trong các mô hình S331 và 3-3-1-1 có thể được sử dụng để hướng dẫn các tìm kiếm thực nghiệm cho Vật lý mới tại các máy gia tốc hạt. Bằng cách xác định các kênh rã và các quá trình nhạy cảm với các hiệu ứng của Vật lý mới, chúng ta có thể thiết kế các thí nghiệm để tìm kiếm các dấu hiệu của các hạt và tương tác mới.
VI. Kết Luận và Tương Lai Nghiên Cứu Về Trường Vô Hướng
Nghiên cứu về ảnh hưởng của các trường vô hướng lên dòng trung hòa trong các mô hình S331 và 3-3-1-1 là một lĩnh vực quan trọng trong vật lý hạt. Các mô hình này cung cấp các cơ chế để giải thích các dị thường vật lý vị quan sát được trong các thí nghiệm và có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về cấu trúc cơ bản của vũ trụ. Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để kiểm tra tính hợp lệ của các mô hình này và tìm kiếm các dấu hiệu của Vật lý mới.
6.1. Tóm Tắt Những Đóng Góp Mới Của Luận Án
Luận án này đã đóng góp vào việc nghiên cứu ảnh hưởng của các trường vô hướng lên dòng trung hòa trong các mô hình S331 và 3-3-1-1. Các kết quả nghiên cứu đã cung cấp các ràng buộc mới cho không gian tham số của các mô hình này và có thể giúp giải thích các dị thường vật lý vị quan sát được trong các thí nghiệm.
6.2. Hướng Nghiên Cứu Tiềm Năng Trong Tương Lai
Trong tương lai, cần có thêm các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm để kiểm tra tính hợp lệ của các mô hình S331 và 3-3-1-1 và tìm kiếm các dấu hiệu của Vật lý mới. Các hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm việc nghiên cứu các hiệu ứng của các trường vô hướng lên các quá trình khác, chẳng hạn như các kênh rã của boson Higgs và các quá trình liên quan đến vật chất tối.
