Luận Án Tiến Sĩ: Đặc Tính Của Các Hạt Siêu Đối Xứng Trong Mô Hình Chuẩn Mở Rộng

• Chuyên ngành: Vật lý năng lượng cao
• Đề tài: Đặc Tính Hạt Siêu Đối Xứng Trong Mô Hình Chuẩn Mở Rộng
• Loại tài liệu: Luận văn

• MỞ ĐẦU
• 1. CHƯƠNG 1: MÔ HÌNH CHUẨN SIÊU ĐỐI XỨNG TỐI THIỂU VÀ VẬT CHẤT TỐI
• 1.1. Mô hình chuẩn
• 1.2. Siêu đối xứng và Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu
• 1.2.1. Siêu đối xứng
• 1.2.2. Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu (MSSM)
• 1.2.3. Cơ chế phá vỡ siêu đối xứng mềm
• 1.2.4. Các mô hình phá vỡ siêu đối xứng tự phát
• 1.2.5. Phổ khối lượng các hạt của MSSM
• 1.2.6. Các tham số của MSSM
• 1.3. Vi phạm đối xứng CP
• 1.3.1. Vi phạm đối xứng CP trong mô hình chuẩn
• 1.3.2. Vấn đề vi phạm CP mạnh trong SM
• 1.3.3. Vi phạm đối xứng CP trong MSSM
• 1.4. Vật chất tối
• 1.4.1. Vấn đề vật chất tối
• 1.4.2. Các ứng cử viên của vật chất tối
• 1.4.3. Phân loại hạt vật chất tối
• 1.4.4. Gravitino, axion và axino trong các mô hình siêu đối xứng
• 1.5. Kết luận Chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: SQUARK VÀ GLUINO TRONG MSSM VI PHẠM CP
• 2.1. Hiệu ứng của tương tác với chân không và pha vi phạm CP lên quá trình sinh squark từ va chạm e+ e−, µ+ µ− trong MSSM với tham số phức
• 2.1.1. Đóng góp của các đỉnh tương tác mới xuất hiện do vi phạm đối xứng CP
• 2.1.2. Các kết quả số
• 2.2. Sự sinh cặp gluino từ va chạm e+ e− trong MSSM vi phạm CP
• 2.2.1. Các kết quả giải tích
• 2.2.2. Các kết quả số
• 2.3. Sự rã squark thành gluino và quark trong MSSM vi phạm CP
• 2.3.1. Các kết quả giải tích
• 2.3.2. Các kết quả số
• 2.4. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ĐẶC TÍNH CỦA CÁC HẠT LÀ ỨNG CỬ VIÊN CỦA VẬT CHẤT TỐI TRONG KHUÔN KHỔ CỦA CÁC MÔ HÌNH CHUẨN MỞ RỘNG
• 3.1. Vật chất tối ở thang vũ trụ nhỏ nhất
• 3.1.1. Thang khối lượng vũ trụ cỡ nhỏ
• 3.1.2. Khả năng dò tìm cấu trúc cỡ nhỏ
• 3.2. Tính nhân quả của các hạt có spin 3/2
• 3.3. Hiệu ứng của tương tác với chân không lên quá trình sinh axion từ va chạm e+ e−
• 3.3.1. Quá trình sinh axion từ va chạm e+ e− với các kết quả ở mức cây
• 3.3.2. Các bổ chính năng lượng riêng vào quá trình sinh axion từ va chạm e+ e−
• 3.3.3. Các bổ chính đỉnh
• 3.3.4. Các kết quả tính số và thảo luận
• 3.4. Hiệu ứng của tương tác với chân không lên quá trình sinh axino từ va chạm e+ e−
• 3.4.1. Quá trình sinh axino từ va chạm e+ e− với các kết quả ở mức cây
• 3.4.2. Các bổ chính năng lượng riêng vào quá trình sinh axino từ va chạm e+ e−
• 3.4.3. Các bổ chính đỉnh
• 3.4.4. Các kết quả tính số và thảo luận
• 3.4.5. Kết luận Chương 3
• KẾT LUẬN
• DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ ĐƯỢC CÔNG BỐ CỦA TÁC GIẢ
• TÀI LIỆU THAM KHẢO
• PHỤ LỤC

I. Tổng Quan Về Đặc Tính Hạt Siêu Đối Xứng Trong Mô Hình Chuẩn Mở Rộng

Đặc tính của hạt siêu đối xứng trong mô hình chuẩn mở rộng là một chủ đề quan trọng trong vật lý hạt cơ bản. Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu (MSSM) không chỉ mở rộng mô hình chuẩn mà còn cung cấp những hiểu biết sâu sắc về cấu trúc của vật chất tối. Việc nghiên cứu các hạt boson và fermion trong MSSM giúp giải quyết nhiều vấn đề lý thuyết và thực nghiệm trong vật lý hiện đại.

1.1. Ứng Dụng Của Mô Hình Chuẩn Siêu Đối Xứng

Mô hình chuẩn siêu đối xứng tối thiểu (MSSM) được xây dựng để giải thích các hiện tượng vật lý chưa được mô tả trong mô hình chuẩn. Nó cung cấp một khung lý thuyết cho việc tìm kiếm các hạt boson và fermion mới, đồng thời giải quyết vấn đề vật chất tối. Các ứng cử viên cho vật chất tối như gravitino và axino được nghiên cứu trong khuôn khổ này.

1.2. Tầm Quan Trọng Của Hạt Siêu Đối Xứng

Hạt siêu đối xứng đóng vai trò quan trọng trong việc giải thích các hiện tượng vật lý như vi phạm đối xứng CP và sự tồn tại của vật chất tối. Việc phát hiện các hạt siêu đối xứng sẽ giúp củng cố lý thuyết và mở ra hướng nghiên cứu mới trong vật lý hạt cơ bản.

II. Vấn Đề Và Thách Thức Trong Nghiên Cứu Hạt Siêu Đối Xứng

Mặc dù có nhiều lý thuyết và mô hình, việc phát hiện các hạt siêu đối xứng vẫn gặp nhiều thách thức. Các vấn đề như vi phạm CP và sự tương tác yếu giữa các hạt là những thách thức lớn trong nghiên cứu. Các thí nghiệm tại LHC đang tìm kiếm các dấu hiệu của hạt boson và fermion mới, nhưng vẫn chưa có kết quả rõ ràng.

2.1. Thách Thức Trong Việc Phát Hiện Hạt Siêu Đối Xứng

Một trong những thách thức lớn nhất là sự tương tác yếu của các hạt siêu đối xứng với vật chất thông thường. Điều này làm cho việc phát hiện chúng trở nên khó khăn hơn. Các thí nghiệm cần phải đạt được độ nhạy cao để có thể phát hiện ra các dấu hiệu của hạt boson và fermion mới.

2.2. Vấn Đề Vi Phạm Đối Xứng CP

Vi phạm đối xứng CP là một vấn đề quan trọng trong mô hình chuẩn và các mô hình mở rộng. Việc hiểu rõ các cơ chế vi phạm CP trong MSSM có thể giúp giải thích các hiện tượng vật lý chưa được lý giải, đồng thời cung cấp thông tin quý giá cho các thí nghiệm tìm kiếm hạt siêu đối xứng.

III. Phương Pháp Nghiên Cứu Đặc Tính Hạt Siêu Đối Xứng

Để nghiên cứu các đặc tính của hạt siêu đối xứng, các nhà khoa học sử dụng nhiều phương pháp khác nhau, bao gồm lý thuyết trường lượng tử và kỹ thuật giản đồ Feynman. Những phương pháp này giúp tính toán các tiết diện tán xạ và độ rộng phân rã của các quá trình có sự tham gia của gluino và squark.

3.1. Kỹ Thuật Giản Đồ Feynman Trong Nghiên Cứu

Kỹ thuật giản đồ Feynman là một công cụ mạnh mẽ trong việc tính toán các quá trình vật lý. Nó cho phép mô tả các tương tác giữa các hạt siêu đối xứng và các hạt khác một cách trực quan và chính xác. Các kết quả từ phương pháp này đã được sử dụng để dự đoán các đặc tính của hạt boson và fermion.

3.2. Tính Toán Tiết Diện Tán Xạ

Tính toán tiết diện tán xạ là một phần quan trọng trong nghiên cứu hạt siêu đối xứng. Các nhà nghiên cứu sử dụng các phương pháp gần đúng để tính toán các tiết diện tán xạ của các quá trình va chạm e+e− và µ+µ−, từ đó đưa ra các dự đoán về khả năng phát hiện các hạt boson và fermion mới.

IV. Ứng Dụng Thực Tiễn Của Nghiên Cứu Hạt Siêu Đối Xứng

Nghiên cứu về hạt siêu đối xứng không chỉ có ý nghĩa lý thuyết mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn. Các kết quả từ nghiên cứu này có thể giúp cải thiện các mô hình vật lý hiện tại và mở ra hướng đi mới cho các thí nghiệm trong tương lai.

4.1. Tác Động Đến Lý Thuyết Vật Chất Tối

Nghiên cứu về hạt siêu đối xứng có thể giúp làm sáng tỏ bản chất của vật chất tối. Các ứng cử viên như gravitino và axino có thể cung cấp thông tin quý giá về sự hình thành và phát triển của vũ trụ.

4.2. Hướng Đi Mới Trong Nghiên Cứu Vật Lý Hạt

Các kết quả từ nghiên cứu về hạt siêu đối xứng có thể dẫn đến những phát hiện mới trong vật lý hạt. Việc phát hiện các hạt boson và fermion mới sẽ mở ra những hướng nghiên cứu mới và có thể thay đổi cách hiểu của con người về vũ trụ.

V. Kết Luận Và Tương Lai Của Nghiên Cứu Hạt Siêu Đối Xứng

Nghiên cứu về hạt siêu đối xứng trong mô hình chuẩn mở rộng là một lĩnh vực đầy hứa hẹn. Mặc dù còn nhiều thách thức, nhưng những tiến bộ trong công nghệ và lý thuyết có thể giúp phát hiện các hạt boson và fermion mới trong tương lai gần. Điều này không chỉ giúp củng cố lý thuyết mà còn mở ra những hiểu biết mới về vật chất tối và các hiện tượng vật lý khác.

5.1. Triển Vọng Tương Lai Của Nghiên Cứu

Triển vọng tương lai của nghiên cứu về hạt siêu đối xứng rất sáng sủa. Các thí nghiệm tại LHC và các máy gia tốc mới sẽ tiếp tục tìm kiếm các dấu hiệu của hạt boson và fermion mới, đồng thời kiểm nghiệm các lý thuyết hiện có.

5.2. Tác Động Đến Khoa Học Và Công Nghệ

Nghiên cứu về hạt siêu đối xứng không chỉ có ý nghĩa trong lĩnh vực vật lý mà còn có thể tác động đến nhiều lĩnh vực khác như công nghệ thông tin, y học và năng lượng. Những phát hiện mới có thể dẫn đến những ứng dụng thực tiễn chưa từng có.