Luận Án Tiến Sĩ Vật Lý: Nghiên Cứu Hiệu Ứng Hạt Vô Hướng Trong Mô Hình Randall-Sundrum

• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết
• Đề tài: Hiệu ứng hạt vô hướng trong mô hình Randall-Sundrum
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2019
• Địa điểm: Hà Nội

• Lời cam đoan
• Mục lục
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ MÔ HÌNH RANDALL-SUNDRUM VÀ VẬT LÝ HẠT
• 1.1. Mô hình Randall-Sundrum
• 1.1.1. Tác động của mô hình
• 1.1.2. Khối lượng vật lý của trường Higgs
• 1.1.3. Cơ chế Goldberger-Wise
• 1.1.4. Khối lượng của trường chuẩn photon, W, Z
• 1.1.5. Sự trên Higgs-radion
• 1.1.6. Tương tác của Higgs, radion với trường chuẩn
• 1.1.7. Một số nghiên cứu gần đây
• 1.2. Hàm truyền và tương tác hiệu dụng của U-hạt và hưỡng
• 1.3. Một số nghiên cứu gần đây
• 1.4. Kết luận chương 1
• 2. CHƯƠNG 2: MỘT SỐ QUÁ TRÌNH SINH VÀ RÁ HẠT VÀ HƯỚNG
• 2.1. Quá trình tán xạ e e → hZ
• 2.1.1. Trường hợp chòm e, e+ kháng phân cực
• 2.1.2. Trường hợp chòm e, e+ cùng phân cực trái hoặc cùng phân cực phải
• 2.1.3. Trường hợp chòm e phân cực trái, chòm e phân cực phải và ngược lại
• 2.2. Quá trình tán xạ γe → he−
• 2.2.1. Trường hợp chòm e kháng phân cực
• 2.2.2. Trường hợp chòm e ban đầu, chòm e tạo thành cùng phân cực trái hoặc cùng phân cực phải
• 2.2.3. Trường hợp chòm e ban đầu phân cực trái, chòm e tạo thành phân cực phải và ngược lại
• 2.3. Quá trình tán xạ e e → φφ/φh/hh
• 2.3.1. Trường hợp chòm e, e+ kháng phân cực
• 2.3.2. Trường hợp chòm e, e+ cùng phân cực trái hoặc cùng phân cực phải
• 2.3.3. Trường hợp chòm e phân cực trái, chòm e phân cực phải và ngược lại
• 2.3.4. Quá trình tán xạ γγ → φφ/φh/hh
• 2.4. Quá trình rã hạt và hưỡng
• 2.4.1. Bộ rộng phân rã của một số quá trình rã hạt và hưỡng
• 2.4.2. Kết quả tính và thảo luận
• 2.5. Kết luận chương 2
• 3. CHƯƠNG 3: ẢNG GẬP CỦA U-HẠT VÀ HƯỚNG TRONG MỘT SỐ QUÁ TRÌNH TÁN XẠ
• 3.1. Quá trình tán xạ e e → hh/φφ
• 3.2. Quá trình tán xạ γγ → hh/φφ
• 3.3. Quá trình tán xạ gg → hh/φφ
• 3.4. Quá trình tán xạ e e → U h/U φ
• 3.5. Quá trình tán xạ γγ → U h/U φ
• 3.6. Quá trình tán xạ gg → U h/U φ
• 3.7. Kết luận chương 3
• Kết luận
• Danh mục các công trình liên quan đến luận án
• Tài liệu tham khảo
• Phụ lục A
• Phụ lục B
• Phụ lục C

I. Luận án tiến sĩ Vật lý Hiệu ứng hạt vô hướng trong mô hình Randall Sundrum

Luận án tiến sĩ Vật lý này tập trung nghiên cứu hiệu ứng hạt vô hướng trong mô hình Randall-Sundrum, một lý thuyết mở rộng không-thời gian năm chiều. Mục tiêu chính là khám phá các hiệu ứng vật lý liên quan đến hạt vô hướng, đặc biệt là radion và Higgs, trong bối cảnh của mô hình này. Luận án sử dụng phương pháp lý thuyết trường lượng tử và giản đồ Feynman để tính toán các quá trình tán xạ và phân rã hạt. Các kết quả nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc hiểu rõ hơn về vật lý hạt và vật lý lý thuyết ở mức năng lượng cao.

1.1. Mô hình Randall Sundrum

Mô hình Randall-Sundrum (RS) là một lý thuyết mở rộng không-thời gian năm chiều, được đề xuất bởi Lisa Randall và Raman Sundrum vào năm 1999. Mô hình này giải quyết vấn đề phân bậc khối lượng trong mô hình chuẩn (SM) bằng cách giới thiệu một chiều không gian thứ năm có độ cong âm. Mô hình RS chia không-thời gian thành hai 3-brane: UV-brane và IR-brane, với các hạt vật chất chủ yếu tồn tại trên IR-brane. Radion, một hạt vô hướng, xuất hiện như một kết quả của sự biến đổi khoảng cách giữa hai brane này.

1.2. Hiệu ứng hạt vô hướng

Hiệu ứng hạt vô hướng trong mô hình RS bao gồm sự tương tác giữa radion, Higgs, và các hạt khác trong mô hình chuẩn. Radion có khối lượng nhỏ hơn nhiều so với graviton và được coi là ứng cử viên tiềm năng cho vật chất tối. Các nghiên cứu chỉ ra rằng radion có thể trộn lẫn với Higgs, tạo ra các hiệu ứng vật lý thú vị. Luận án tập trung vào việc tính toán các quá trình tán xạ và phân rã của radion và Higgs, đặc biệt là trong các máy gia tốc như ILC và CLIC.

II. Nghiên cứu vật lý lý thuyết và ứng dụng

Luận án này không chỉ dừng lại ở việc nghiên cứu lý thuyết mà còn hướng đến các ứng dụng thực tiễn trong vật lý hạt và vật lý cao năng lượng. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để dự đoán các tín hiệu của Higgs và radion trong các thí nghiệm gia tốc hạt. Đặc biệt, luận án cũng xem xét ảnh hưởng của hạt U (unparticle) trong các quá trình tán xạ ở mức năng lượng cao, mở ra hướng nghiên cứu mới trong lĩnh vực vật lý lý thuyết.

2.1. Quá trình tán xạ và phân rã

Luận án sử dụng giản đồ Feynman để tính toán các quá trình tán xạ như e+e− → hZ, γγ → hh, và gg → hh. Các kết quả tính toán được biểu diễn dưới dạng tiết diện tán xạ và bề rộng phân rã, phụ thuộc vào các thông số như khối lượng radion, thang năng lượng, và hệ số phân cực. Các kết quả này có giá trị dự báo quan trọng cho các thí nghiệm trong tương lai.

2.2. Ảnh hưởng của hạt U

Hạt U (unparticle) là một khái niệm mới trong vật lý lý thuyết, được đề xuất bởi Howard Georgi. Luận án nghiên cứu ảnh hưởng của hạt U trong các quá trình tán xạ ở mức năng lượng cao, đặc biệt là trong mô hình RS. Các kết quả cho thấy sự đóng góp đáng kể của hạt U vào các quá trình tán xạ, mở ra hướng nghiên cứu mới trong việc tìm kiếm các hiệu ứng vật lý ngoài mô hình chuẩn.

III. Giá trị và ứng dụng thực tiễn

Luận án này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn mang lại nhiều ứng dụng thực tiễn trong vật lý hạt và vật lý cao năng lượng. Các kết quả nghiên cứu có thể được sử dụng để thiết kế các thí nghiệm gia tốc hạt, dự đoán các tín hiệu của Higgs, radion, và hạt U. Đồng thời, luận án cũng góp phần làm sáng tỏ các vấn đề cơ bản trong vật lý lý thuyết, đặc biệt là trong việc mở rộng mô hình chuẩn.

3.1. Ứng dụng trong thí nghiệm gia tốc

Các kết quả từ luận án có thể được áp dụng trong các thí nghiệm tại ILC và CLIC, giúp xác định các thông số vật lý liên quan đến Higgs và radion. Đặc biệt, các tính toán về tiết diện tán xạ và bề rộng phân rã cung cấp dữ liệu quan trọng cho việc thiết kế và phân tích các thí nghiệm gia tốc hạt.

3.2. Đóng góp cho vật lý lý thuyết

Luận án góp phần làm sáng tỏ các vấn đề cơ bản trong vật lý lý thuyết, đặc biệt là trong việc mở rộng mô hình chuẩn. Các nghiên cứu về hiệu ứng hạt vô hướng và hạt U mở ra hướng nghiên cứu mới, giúp hiểu rõ hơn về cấu trúc của vũ trụ ở mức năng lượng cao.