Luận Án Tiến Sĩ: Nghiên Cứu Quá Trình Phân Rã Higgs Boson H → Zγ Và H → μτ Trong Mô Hình 3-3-1

• Tác giả: Trịnh Thị Hồng
• Người hướng dẫn: TS. Lê Thọ Huệ
• Trường học: Đại học Sư phạm Hà Nội 2
• Chuyên ngành: Vật lý hạt cơ bản
• Đề tài: Phân tích quá trình phân rã Higgs boson H → Zγ và H → μτ trong các mô hình 3-3-1
• Loại tài liệu: luận án
• Năm xuất bản: 2020
• Địa điểm: Hà Nội

• LỜI CẢM ƠN
• LỜI CAM ĐOAN
• CÁC KÝ HIỆU CHUNG
• DANH SÁCH BẢNG
• DANH SÁCH HÌNH VẼ
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Tương tác ứng với quá trình rã h → Zγ trong mô hình chuẩn
• 1.2. Nguồn LFV liên quan đến rã h → µτ trong mô hình chuẩn mở rộng
• 1.3. Tìm kiếm rã Higgs trong thực nghiệm
• 2. CHƯƠNG 2: QUÁ TRÌNH RÃ h → Zγ TỔNG QUÁT
• 2.1. Quy tắc Feynman và các quy ước chung
• 2.2. Công thức giải tích cụ thể đóng góp bậc một vòng
• 2.2.1. Giản đồ chỉ chứa boson chuẩn
• 2.2.2. Giản đồ chỉ chứa fermion
• 2.3. Kết luận chương
• 3. CHƯƠNG 3: QUÁ TRÌNH RÃ H → Zγ, W γ TRONG MỘT SỐ MÔ HÌNH CỤ THỂ
• 3.1. Quá trình rã h → Zγ, γγ trong SM
• 3.2. Quá trình rã H → Zγ, W γ trong mô hình GHU và Georgy-Machacek
• 3.3. Quá trình rã h → Zγ trong mô hình 331β0
• 3.4. Đóng góp của một số hạt mang điện nặng đến quá trình rã h → Zγ trong mô hình LR và HTM
• 3.5. Kết luận chương
• 4. CHƯƠNG 4: QUÁ TRÌNH RÃ h01 → µτ TRONG MÔ HÌNH 331ISS
• 4.1. Cấu trúc hạt và thế Higgs trong mô hình 331ISS
• 4.2. Phổ khối lượng và trạng thái vật lý của các hạt
• 4.3. Đỉnh tương tác cho đóng góp vào quá trình rã h01 → µτ
• 4.4. Khảo sát số và biện luận
• 4.5. Kết luận chương
• KẾT LUẬN
• PHỤ LỤC
• A. Hàm PV trong LoopTools
• A.1. Định nghĩa, ký hiệu và biểu thức giải tích
• A.2. Công thức giải tích trong trường hợp đặc biệt m1 = m2 = m
• B. Công thức giải tích tính biên độ rã h → Zγ trong chuẩn unitary
• C. Công thức giải tích tính ∆L,R của LFVHD trong chuẩn unitary
• D. Công thức giải tích tính biên độ của rã LFVHD trong 331ISS

I. Giới thiệu và tính cấp thiết của đề tài

Trong lĩnh vực vật lý hạt nhân, việc nghiên cứu quá trình phân rã Higgs Boson đóng vai trò quan trọng trong việc tìm kiếm các tín hiệu vật lý mới (NP). Các máy gia tốc lớn như LHC đã mở rộng năng lượng va chạm để tìm kiếm các tín hiệu này, đặc biệt là các quá trình liên quan đến vi phạm số lepton thế hệ (LFV). Mô hình chuẩn (SM) cần được mở rộng để giải thích các tín hiệu NP, bao gồm sự tồn tại của vật chất tối và dao động neutrino. Các quá trình phân rã Higgs Boson như H → Zγ và H → μτ trong các mô hình 3-3-1 đang được nghiên cứu để tìm hiểu sâu hơn về các hiện tượng này.

1.1. Tương tác hạt và mô hình chuẩn

Mô hình chuẩn (SM) đã dự đoán nhiều quá trình tương tác hạt, nhưng vẫn còn nhiều câu hỏi chưa được giải đáp. Các mô hình 3-3-1 được đề xuất để mở rộng SM, dự đoán các hạt mới và các quá trình phân rã Higgs Boson phức tạp hơn. Các quá trình như H → Zγ và H → μτ được nghiên cứu để tìm hiểu sự đóng góp của các hạt mới này.

1.2. Tìm kiếm tín hiệu vật lý mới

Các máy gia tốc như LHC đang tìm kiếm các tín hiệu vật lý mới (NP) thông qua các quá trình phân rã Higgs Boson. Các quá trình như H → Zγ và H → μτ được kỳ vọng sẽ cung cấp thông tin quan trọng về các hạt mới và các hiện tượng LFV. Các nghiên cứu này có thể giúp xác định các mô hình chuẩn mở rộng (BSM) phù hợp.

II. Quá trình phân rã H Zγ

Quá trình phân rã H → Zγ là một trong những quá trình quan trọng được nghiên cứu trong các mô hình 3-3-1. Quá trình này được dự đoán bởi SM nhưng vẫn chưa được quan sát thực nghiệm. Các nghiên cứu lý thuyết tập trung vào việc tính toán các đóng góp bậc một vòng từ các hạt mới trong các BSM. Các kết quả này có thể giúp xác định các tín hiệu NP và cung cấp thông tin về các hạt mới.

2.1. Quy tắc Feynman và đóng góp bậc một vòng

Các quy tắc Feynman được sử dụng để tính toán các đóng góp bậc một vòng trong quá trình phân rã H → Zγ. Các giản đồ Feynman bao gồm các đóng góp từ boson chuẩn, fermion, và hạt Higgs. Các tính toán này được thực hiện trong chuẩn unitary để loại bỏ các trạng thái phi vật lý.

2.2. Kết quả và biện luận

Các kết quả tính toán cho thấy các đóng góp từ các hạt mới trong các mô hình 3-3-1 có thể làm thay đổi đáng kể tỷ lệ phân rã H → Zγ. Các kết quả này được so sánh với các dự đoán từ SM và các BSM khác. Các nghiên cứu này có thể giúp xác định các tín hiệu NP trong tương lai.

III. Quá trình phân rã H μτ

Quá trình phân rã H → μτ là một quá trình LFV quan trọng được nghiên cứu trong các mô hình 3-3-1. Quá trình này được dự đoán bởi các BSM nhưng vẫn chưa được quan sát thực nghiệm. Các nghiên cứu lý thuyết tập trung vào việc tính toán các đóng góp từ các hạt mới và các nguồn LFV trong các mô hình 3-3-1.

3.1. Cấu trúc hạt và đỉnh tương tác

Các mô hình 3-3-1 dự đoán các hạt mới và các đỉnh tương tác mới có thể dẫn đến quá trình phân rã H → μτ. Các nghiên cứu này tập trung vào việc xác định các đỉnh tương tác và tính toán các đóng góp từ các hạt mới.

3.2. Khảo sát số và kết luận

Các kết quả tính toán cho thấy các đóng góp từ các hạt mới trong các mô hình 3-3-1 có thể làm thay đổi đáng kể tỷ lệ phân rã H → μτ. Các kết quả này được so sánh với các dự đoán từ SM và các BSM khác. Các nghiên cứu này có thể giúp xác định các tín hiệu NP trong tương lai.

IV. Kết luận và ứng dụng thực tiễn

Các nghiên cứu về quá trình phân rã Higgs Boson trong các mô hình 3-3-1 đã cung cấp nhiều thông tin quan trọng về các tín hiệu vật lý mới (NP). Các kết quả này có thể giúp xác định các mô hình chuẩn mở rộng (BSM) phù hợp và cung cấp thông tin về các hạt mới. Các nghiên cứu này cũng có thể được áp dụng trong các thí nghiệm tương lai để tìm kiếm các tín hiệu NP.

4.1. Giá trị khoa học

Các nghiên cứu về quá trình phân rã Higgs Boson trong các mô hình 3-3-1 đã đóng góp vào sự hiểu biết sâu hơn về các hiện tượng vật lý hạt nhân. Các kết quả này có thể giúp xác định các mô hình chuẩn mở rộng (BSM) phù hợp và cung cấp thông tin về các hạt mới.

4.2. Ứng dụng thực tiễn

Các kết quả nghiên cứu về quá trình phân rã Higgs Boson có thể được áp dụng trong các thí nghiệm tương lai để tìm kiếm các tín hiệu vật lý mới (NP). Các nghiên cứu này cũng có thể giúp cải thiện độ chính xác của các máy gia tốc và các thiết bị đo lường.