Nghiên Cứu Về Sinh Squark Từ Va Chạm e+ e- Có Tham Gia Của U-Hạt

• Tác giả: Trịnh Thị Huyền
• Người hướng dẫn: TS. Lê Như Thục
• Trường học: Trường Đại Học Hồng Đức
• Chuyên ngành: Vật lý lý thuyết và vật lý toán
• Đề tài: Nghiên Cứu Về Sinh Squark Từ Va Chạm e+ e- Có Tham Gia Của U-Hạt
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2015
• Địa điểm: Thanh Hóa

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• 1. CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ SIÊU ĐỐI XỨNG VÀ U - HẠT
• 1.1. Siêu đối xứng
• 1.2. Giới thiệu về U - hạt
• 1.3. Các tính chất của U - hạt
• 1.4. Hàm truyền của U - hạt
• 1.5. Lagrangian tương tác của các loại U - hạt với các hạt trong mô hình chuẩn
• 1.5.1. Liên kết U - hạt vô hướng
• 1.5.2. Liên kết OμU vectơ
• 1.5.3. Liên kết với spinor OsU
• 1.6. Tương tác của các loại U - hạt vô hướng, vectơ và tenxơ với các hạt trong mô hình chuẩn
• 1.7. Các đỉnh tương tác của U - hạt
• 1.7.1. Các đỉnh tương tác của U - hạt vô hướng
• 1.7.2. Các đỉnh tương tác của U - hạt vectơ
• 1.7.3. Các đỉnh tương tác của U - hạt tenxơ
• 2. CHƯƠNG II: BIÊN ĐỘ TÁN XẠ CỦA QUÁ TRÌNH e+ e- → qi qj KHI CHÙM e+, e- CHƯA PHÂN CỰC
• 2.1. Biên độ tán xạ khi hạt truyền là photon, Z và các hạt Higgs trung hòa
• 2.2. Biên độ tán xạ khi hạt truyền là photon
• 2.3. Biên độ tán xạ khi hạt truyền là Z
• 2.4. Biên độ tán xạ khi hạt truyền là hạt Higgs
• 2.5. Biên độ tán xạ giao thoa giữa các hạt truyền photon, Z và các hạt Higgs h0, H0, A0
• 2.6. Biên độ tán xạ khi hạt truyền U-hạt
• 2.7. Biên độ tán xạ giao thoa giữa hạt truyền là U-hạt với các hạt truyền photon, Z
• 3. CHƯƠNG III: TIẾT DIỆN TÁN XẠ VI PHÂN VÀ TIẾT DIỆN TÁN XẠ TOÀN PHẦN CỦA QUÁ TRÌNH e+ e- → qi qj KHI CHÙM e+, e- CHƯA PHÂN CỰC
• 3.1. Tiết diện tán xạ vi phân
• 3.2. Biểu thức tính tiết diện tán xạ vi phân
• 3.3. Đồ thị sự phụ thuộc tiết diện tán xạ vi phân vào cosθ
• 3.4. Đồ thị sự phụ thuộc tiết diện toàn phần vào năng lượng khối tâm s
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng Quan Về Nghiên Cứu Sinh Squark Từ Va Chạm e e

Nghiên cứu về sự sinh Squark từ va chạm e+ e- là một hướng đi quan trọng trong việc tìm kiếm các dấu hiệu của vật lý ngoài mô hình chuẩn. Đặc biệt, việc tích hợp U-hạt vào các tính toán có thể mang lại những kết quả bất ngờ, giúp giải thích những vấn đề còn bỏ ngỏ của mô hình chuẩn (SM). Luận văn này tập trung vào quá trình va chạm e+ e- tạo ra Squark, có xét đến sự tham gia của U-hạt, trong bối cảnh chùm e+, e- chưa phân cực. Mục tiêu là xác định những dấu hiệu thực nghiệm tiềm năng cho sự tồn tại của U-hạt thông qua việc phân tích tiết diện tán xạ và các đặc trưng động học khác. Nghiên cứu này sử dụng phương pháp trường lượng tử và mô phỏng Monte Carlo. Đây là một hướng đi mới mẻ, có thể cung cấp thông tin giá trị cho các thí nghiệm tại các máy gia tốc như LHC, ILC, và CLIC.

1.1. Tầm Quan Trọng Của Nghiên Cứu Về Squark và SUSY

Nghiên cứu về Squark và siêu đối xứng (SUSY) đóng vai trò then chốt trong việc mở rộng mô hình hạt cơ bản. SUSY không chỉ giải quyết vấn đề phân cấp trong mô hình chuẩn mà còn cung cấp ứng viên cho vật chất tối. Việc tìm kiếm Squark là một trong những mục tiêu hàng đầu của các thí nghiệm tại các máy gia tốc hạt. Việc phát hiện ra Squark sẽ là bằng chứng trực tiếp cho sự tồn tại của SUSY và mở ra một kỷ nguyên mới trong vật lý hạt.

1.2. U Hạt Ứng Viên Tiềm Năng Cho Vật Lý Mới Ngoài Mô Hình Chuẩn

U-hạt là một khái niệm mới trong vật lý hạt, được đề xuất như một giải pháp cho những hạn chế của mô hình chuẩn. U-hạt có tính bất biến tỉ lệ và tương tác yếu với vật chất thông thường, khiến chúng trở thành ứng cử viên tiềm năng cho vật chất tối. Việc nghiên cứu tương tác của U-hạt với các hạt khác, chẳng hạn như trong quá trình sinh Squark, có thể giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất của U-hạt và vai trò của nó trong vũ trụ.

II. Vấn Đề Những Khó Khăn Trong Tìm Kiếm Squark Và U Hạt

Việc tìm kiếm Squark và U-hạt đặt ra nhiều thách thức đối với các nhà vật lý. Squark có thể có khối lượng lớn, khiến chúng khó được tạo ra tại các máy gia tốc hiện tại. Hơn nữa, phân rã Squark có thể tạo ra nhiều hạt khác nhau, gây khó khăn cho việc xác định tín hiệu. Tương tự, U-hạt tương tác rất yếu với vật chất thông thường, khiến chúng gần như vô hình đối với các detector hạt. Do đó, cần phải phát triển các phương pháp phân tích dữ liệu mới và sử dụng các mô phỏng Monte Carlo để dự đoán các tín hiệu tiềm năng của Squark và U-hạt.

2.1. Các Kênh Phân Rã Phức Tạp Của Squark và Nền Vật Lý Cao

Squark có thể phân rã theo nhiều kênh khác nhau, tạo ra các tổ hợp hạt khác nhau trong các detector hạt. Điều này làm tăng độ phức tạp của việc phân tích dữ liệu và đòi hỏi phải có sự hiểu biết sâu sắc về các quá trình phân rã Squark. Ngoài ra, nền vật lý từ các quá trình khác cũng có thể che lấp tín hiệu của Squark, đòi hỏi phải có các kỹ thuật loại bỏ nền hiệu quả.

2.2. Tương Tác Yếu Của U Hạt Và Độ Nhạy Của Thí Nghiệm

Do tương tác rất yếu, việc phát hiện U-hạt đòi hỏi các thí nghiệm có độ nhạy cao. Cần phải thu thập lượng lớn dữ liệu va chạm và sử dụng các kỹ thuật phân tích tiên tiến để tìm kiếm những dấu hiệu nhỏ nhất của U-hạt. Việc cải thiện độ nhạy của thí nghiệm là một trong những ưu tiên hàng đầu trong việc tìm kiếm U-hạt.

III. Phương Pháp Tính Toán Biên Độ Tán Xạ Sinh Squark Với U Hạt

Luận văn sử dụng phương pháp trường lượng tử để tính toán biên độ tán xạ cho quá trình e+ e- tạo ra Squark, có xét đến sự tham gia của U-hạt. Các giản đồ Feynman được sử dụng để biểu diễn các quá trình tương tác và tính toán biên độ tán xạ tương ứng. Các yếu tố quan trọng bao gồm việc xác định Lagrangian tương tác giữa U-hạt và các hạt khác, cũng như tính toán hàm truyền U-hạt. Sau đó, tiết diện tán xạ vi phân và tiết diện tán xạ toàn phần được tính toán dựa trên biên độ tán xạ.

3.1. Lagrangian Tương Tác Giữa U Hạt Và Các Hạt Mô Hình Chuẩn

Việc xây dựng Lagrangian tương tác chính xác giữa U-hạt và các hạt trong mô hình chuẩn là rất quan trọng để tính toán biên độ tán xạ chính xác. Lagrangian này phải tuân thủ các nguyên tắc đối xứng của mô hình chuẩn và phản ánh tính chất bất biến tỉ lệ của U-hạt.

3.2. Tính Toán Tiết Diện Tán Xạ Vi Phân và Tiết Diện Tán Xạ Toàn Phần

Sau khi có được biên độ tán xạ, tiết diện tán xạ vi phân và tiết diện tán xạ toàn phần có thể được tính toán bằng cách sử dụng các quy tắc Feynman. Tiết diện tán xạ này cho biết khả năng xảy ra quá trình e+ e- tạo ra Squark và có thể được so sánh với các kết quả thực nghiệm.

IV. Ảnh Hưởng Của U Hạt Đến Tiết Diện Tán Xạ Sinh Squark

Nghiên cứu tập trung vào việc phân tích ảnh hưởng của U-hạt đến tiết diện tán xạ của quá trình e+ e- tạo ra Squark. Sự có mặt của U-hạt có thể làm thay đổi hình dạng và độ lớn của tiết diện tán xạ, tạo ra những dấu hiệu đặc trưng có thể được phát hiện trong các thí nghiệm. Việc phân tích độ nhạy của thí nghiệm đối với các thay đổi trong tiết diện tán xạ do U-hạt gây ra là rất quan trọng để đánh giá khả năng phát hiện U-hạt.

4.1. So Sánh Tiết Diện Tán Xạ Có Và Không Có U Hạt

Việc so sánh tiết diện tán xạ tính toán có và không có sự tham gia của U-hạt cho phép chúng ta đánh giá mức độ ảnh hưởng của U-hạt đến quá trình sinh Squark. Sự khác biệt trong tiết diện tán xạ có thể cung cấp thông tin về cường độ tương tác giữa U-hạt và các hạt khác.

4.2. Phân Tích Độ Nhạy Của Thí Nghiệm Với Các Tham Số Mô Hình U Hạt

Việc phân tích độ nhạy của thí nghiệm đối với các tham số mô hình của U-hạt cho phép chúng ta xác định phạm vi các tham số mô hình mà thí nghiệm có thể phát hiện được U-hạt. Điều này giúp định hướng các nỗ lực tìm kiếm U-hạt trong tương lai.

V. Kết Quả Đồ Thị Tiết Diện Tán Xạ Và Các Tham Số U Hạt

Luận văn trình bày các kết quả tính toán tiết diện tán xạ vi phân và tiết diện tán xạ toàn phần cho quá trình e+ e- tạo ra Squark với sự tham gia của U-hạt. Các đồ thị thể hiện sự phụ thuộc của tiết diện tán xạ vào năng lượng va chạm, góc tán xạ, và các tham số mô hình của U-hạt. Các kết quả này có thể được sử dụng để so sánh với dữ liệu thực nghiệm và đặt ra các giới hạn trên cho khối lượng và cường độ tương tác của U-hạt.

5.1. Đồ Thị Tiết Diện Tán Xạ Vi Phân Theo Góc Tán Xạ cosθ

Các đồ thị tiết diện tán xạ vi phân theo góc tán xạ cung cấp thông tin về sự phân bố góc của các hạt Squark được tạo ra. Hình dạng của các đồ thị này có thể bị ảnh hưởng bởi sự có mặt của U-hạt, tạo ra những dấu hiệu có thể phát hiện được.

5.2. Đồ Thị Tiết Diện Tán Xạ Toàn Phần Theo Năng Lượng Va Chạm s

Các đồ thị tiết diện tán xạ toàn phần theo năng lượng va chạm cho biết khả năng xảy ra quá trình e+ e- tạo ra Squark ở các mức năng lượng khác nhau. Các đỉnh cộng hưởng hoặc sự thay đổi đột ngột trong tiết diện tán xạ có thể là dấu hiệu của sự tồn tại của U-hạt.

VI. Kết Luận Hướng Nghiên Cứu Tiếp Theo Về Sinh Squark Và U Hạt

Nghiên cứu này đã cung cấp một cái nhìn sâu sắc về quá trình e+ e- tạo ra Squark với sự tham gia của U-hạt. Các kết quả tính toán tiết diện tán xạ có thể được sử dụng để so sánh với dữ liệu thực nghiệm và tìm kiếm các dấu hiệu của U-hạt. Trong tương lai, cần phải nghiên cứu kỹ hơn về các kênh phân rã của Squark và xem xét các hiệu ứng khác, chẳng hạn như hiệu ứng SUSY. Việc kết hợp các kết quả lý thuyết và thực nghiệm sẽ giúp chúng ta hiểu rõ hơn về bản chất của Squark, U-hạt, và vật lý ngoài mô hình chuẩn.

6.1. Nghiên Cứu Sâu Hơn Về Các Kênh Phân Rã Của Squark

Việc nghiên cứu chi tiết các kênh phân rã khác nhau của Squark là rất quan trọng để xác định các tín hiệu thực nghiệm rõ ràng và phân biệt chúng với nền vật lý. Cần phải tính toán tỷ lệ phân rã cho từng kênh và xem xét ảnh hưởng của các tham số mô hình.

6.2. Tích Hợp Hiệu Ứng SUSY Vào Nghiên Cứu Về U Hạt

Việc tích hợp các hiệu ứng SUSY vào nghiên cứu về U-hạt có thể mang lại một bức tranh toàn diện hơn về vật lý hạt. Cần phải xem xét các tương tác giữa U-hạt, Squark, và các hạt SUSY khác.