BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LÊ ĐỨC THIỆN HIỆU ỨNG VẬT LÝ MỚI TRONG CÁC MƠ HÌNH 3-3-1 TIẾT KIỆM CẢI TIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ HÀ NỘI - 2020 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ - LÊ ĐỨC THIỆN HIỆU ỨNG VẬT LÝ MỚI TRONG CÁC MÔ HÌNH 3-3-1 TIẾT KIỆM CẢI TIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Mã số: Vật lý lý thuyết Vật lý toán 62 44 01 03 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Phùng Văn Đồng GS.TS Đặng Văn Soa HÀ NỘI - 2020 MỞ ĐẦU Lý chọn đề tài Các vấn đề thực nghiệm vật lý hạt vũ trụ học, mà lý thuyết sở mơ hình chuẩn thuyết tương đối rộng, khơng thể giải thích, gồm dao động neutrino, bất đối xứng vật chất-phản vật chất, vật chất tối, lượng tối, lạm phát vũ trụ Giữa hướng mở rộng mơ hình chuẩn, mơ hình 3-3-1 hứa hẹn ứng viên mạnh cho vật lý Cụ thể, phương diện lý thuyết, mơ hình cho câu trả lời số hệ, lượng tử hóa điện tích, vấn đề CP mạnh, trộn vị, nặng bất thường quark top Các mơ hình 3-3-1 nghiên cứu rộng nhằm trả lời vấn đề thực nghiệm Thực vậy, người ta rằng, số mô hình 3-3-1 chứa chế seesaw bổ đính cách tự nhiên Chúng dẫn đến khối lượng neutrino nhỏ giải thích bất đối xứng số lepton Ngồi ra, chúng cung cấp ứng viên cho vật chất tối theo nguyên lý chuẩn trường vơ hướng trơ Mơ hình 3-3-1 phiên mở rộng giải thích lạm phát hâm nóng vũ trụ thơng qua hoạt cảnh lạm phát Higgs trường vô hướng phá vỡ đối xứng B − L Luận án đề xuất lớp mơ hình 3-3-1 tiết kiệm mới, gọi mơ hình 3-3-1 đơn giản mơ hình 3-3-1 đảo, nhằm giải câu hỏi Mơ hình 3-3-1 đơn giản xét phần lepton vô hướng đơn giản Điều dẫn đến thành phần tự nhiên cho trường trơ vô hướng trơ neutrino phân cực phải Sự có mặt trường cho ý nghĩa dị thường vật lý mới, khối lượng neutrino vật chất tối Ngồi ra, mơ hình 3-3-1 đảo dẫn đến ứng viên vật chất tối tự nhiên thống với hạt thông thường đa tuyến chuẩn giải thích q trình vi phạm vị lepton Các dự đoán vật lý khác khảo sát Mục đích nghiên cứu • Khảo sát mơ hình, tương tác, hệ tượng luận mô hình 3-3-1 đơn giản với vơ hướng trơ • Khảo sát mơ hình, khối lượng neutrino, vật chất tối, dòng trung hồ thay đổi vị mơ hình 3-3-1 đảo Nội dung nghiên cứu • Mơ hình 3-3-1 với trường trơ - Khảo sát mơ hình, giới thiệu hai tam tuyến vơ hướng trơ vào mơ hình tìm điều kiện cho tham số vơ hướng - Khảo sát tương tác - Khảo sát vật lý vị moment từ dị thường - Khảo sát hiệu ứng vật lý LHC - Xác định ràng buộc thang vật lý từ q trình dijet Drell-Yan • Mơ hình 3-3-1 đảo - Xây dựng mơ hình - Đồng vật chất tối - Khảo sát dòng trung hòa - Xác định trình vi phạm vị lepton - Xác định đại lượng vật chất tối - Khảo sát hiệu ứng vật lý LHC Bố cục luận án Chương Tổng quan: Chúng giới thiệu sơ lược SM vấn đề thực nghiệm gắn với SM Thảo luận mơ hình mở rộng lựa chọn hướng nghiên cứu Chương Hiện tượng luận mơ hình 3-3-1 đơn giản với vơ hướng trơ: Chúng giới thiệu hai tam tuyến vô hướng trơ vào mơ hình, tìm điều kiện cho tham số vơ hướng đồng thời tính tương tác Trường trơ chứa ứng viên vật chất tối khảo sát mật độ, thực nghiệm tìm kiếm trực tiếp gián tiếp, tín hiệu LHC Ràng buộc hạt Higgs SM trình dijet, dilepton, diboson LHC Chương Vật chất tối dòng trung hồ thay đổi vị mơ hình 3-3-1 đảo: Chúng tơi xây dựng mơ hình, đồng vật chất tối, chế khối lượng neutrino, khảo sát dòng trung hòa, xác định q trình vi phạm vị lepton, tính đại lượng vật chất tối thực nghiệm tìm kiếm vật lý Kết luận: Chúng đưa kết luận chung, nhận xét tổng quát kết đạt nghiên cứu mơ hình CHƯƠNG MƠ HÌNH CHUẨN VÀ CÁC TỒN TẠI Vật lý học đại dựa mơ hình chuẩn thuyết tương đối rộng Những lý thuyết mô tả tượng quan sát với độ xác cao Chúng tơi điểm lại học thuyết này, đồng thời tồn thực nghiệm u cầu mở rộng mơ hình 1.1 Mơ hình chuẩn Mơ hình chuẩn [1] dựa đối xứng chuẩn SU (3)C ⊗ SU (2)L ⊗ U (1)Y (3-2-1), thừa số nhóm mơ tả tương tác mạnh hạt mang tích màu (QCD) hai thừa số nhóm lại mơ tả tương tác điện yếu (EW) hạt có isopin (hoặc) siêu tích yếu Ba hệ lepton quark xếp sau: (νaL eaL ) ∼ (1, 2, −1/2), eaR ∼ (1, 1, −1), (uaL daL ) ∼ (3, 2, 1/6), uaR ∼ (3, 1, 2/3), daR ∼ (3, 1, −1/3) tương ứng biến đổi nhóm chuẩn a = 1, 2, số hệ Tương tác hấp dẫn xác định cách thay metric Minkowski metric tổng quát thêm vào tác dụng mơ hình chuẩn tác dụng Einstein-Hilbert Lý thuyết hấp dẫn làm việc thang lớn, mô tả tượng vĩ mô đến 1mm với độ xác cực cao, với sai khác nhỏ 10−3 [1] 1.2 Khối lượng neutrino Mơ hình chuẩn dự đốn khối lượng neutrino triệt tiêu, khơng có thành phần phải số lepton ln bảo tồn Tuy nhiên, thực nghiệm với neutrino khí quyển, neutrino mặt trời, neutrino từ máy gia tốc lò phản ứng hạt nhân gần hai mươi năm qua khẳng định chúng dao động (chuyển vị) quãng đường đủ lớn, nghĩa neutrino phải có khối lượng khác khơng (dù nhỏ, eV) trộn lẫn 1.3 Bất đối xứng vật chất phản vật chất Vũ trụ sớm hệ lượng tử có số hạt số phản hạt, ngày vũ trụ bao gồm vật chất cấu thành từ hạt, chứng cho tồn phản vật chất cấu thành từ phản hạt [1] 1.4 Vật chất tối lượng tối Thực nghiệm WMAP [20] Planck [21] nghiên cứu tính bất đẳng hướng CMB cung cấp thành phần vật chất vũ trụ, vật chất thông thường cỡ 5%, vật chất tối cỡ 25%, lượng tối cỡ 70% rút từ mơ hình Bigbang chuẩn vũ trụ phẳng [22] Tuy nhiên, lý thuyết khơng giải thích vấn đề này, mơ hình mở rộng cần thiết 1.5 Thực nghiệm LHC Khám phá hạt Higgs đánh dấu thành công thực nghiệm LHC [2,3] Các tương tác Higgs tổng quan thơng qua cường độ tín hiệu tổ hợp µH = ± 0.1, sai khác 10% từ giá trị mô hình chuẩn [62] Các lý thuyết mở rộng thường chứa Higgs trộn với Higgs mơ hình chuẩn, độ lệch ràng buộc hiệu ứng trộn Mơ hình 3-3-1 3-3-1-1 thỏa mãn ràng buộc thang vật lý lớn hẳn thang điện yếu [32, 33] Thực nghiệm LHC khảo sát loạt trình vật lý kênh rã thành dilepton, dijet, diboson, diphoton, mono-X di-X dark matter miền lượng TeV khơng tìm thấy tín hiệu hạt Điều khẳng định đắn mơ hình chuẩn, đồng thời ràng buộc mạnh mơ hình vật lý miền TeV 1.6 Đề xuất vấn đề nghiên cứu Chúng ta nhận thấy ràng: Các mơ hình 3-3-1 3-3-1-1, chí lý thuyết mở rộng khác, bị thách thức thực nghiệm đề cập Vì lý đó, luận án này, chúng tơi đề xuất cải tiến mơ hình nhằm giải vấn đề thực nghiệm nhiều Mơ hình 3-3-1 với trường trơ: Từ số kết [63], kết luận ràng mơ hình 3-3-1 phải chứa đa tuyến trơ, cho vật chất tối giải thích tham số ρ Mơ hình giải thích khối lượng neutrino bất đối xứng số lepton, chí hoạt cảnh lạm phát Higgs Các trình dijet, Drell-Yan, diboson, tín hiệu vật chất tối LHC phân tích Mơ hình 3-3-1 đảo: Các hệ lepton biến đổi khác đối xứng chuẩn hệ quark biểu diễn lặp lại Sự xếp ngược với trước dẫn đến trình vi phạm vị chuyển từ phần quark sang phần lepton Mơ hình dự đốn chẵn lẻ vật chất đối xứng chuẩn tàn dư, dẫn đến vật chất tối lepton bền trình vi phạm vị lepton, kiểm chứng thực nghiệm tương lai gần CHƯƠNG MƠ HÌNH 3-3-1 ĐƠN GIẢN VỚI CÁC VÔ HƯỚNG TRƠ Kết chương dựa cơng trình đăng Phys Rev D99, 095031, 2019 2.1 Mơ hình Đối xứng chuẩn mơ hình SU (3)C ⊗ SU (3)L ⊗ U (1)X , Tốn tử điện tích nhúng vào đối xứng chuẩn 3-3-1 sau: √ Q = T3 − 3T8 + X, (2.1) (2.2) với Ti (i = 1, 2, 3, , 8) vi tử SU (3)L X vi tử U (1)X Ngoài ra, vi tử SU (3)C ký hiệu ti Phổ hạt fermion có dạng  ψaL   ≡     νaL    ∼ (1, 3, 0),  eaL (eaR )c dαL (2.3)      ≡  −uαL  ∼ (3, 3∗ , −1/3),   JαL   u3L     ≡  d3L  ∼ (3, 3, 2/3) ,   J3L (2.4) uaR ∼ (3, 1, 2/3) , daR ∼ (3, 1, −1/3) , (2.6) JαR ∼ (3, 1, −4/3) , J3R ∼ (3, 1, 5/3) , (2.7) QαL Q3L (2.5) Để phá vỡ đối xứng chuẩn sinh khối lượng cho hạt, phần vô hướng đưa vào cách tối thiểu sau:   η10     η =  η2−  ∼ (1, 3, 0),   η3+  χ−   χ =  χ−−  χ03     ∼ (1, 3, −1),  (2.8) với giá trị trung bình chân khơng (VEVs),    u       χ =√  η = √  ,  2 2 w      (2.9) Lagrangian tồn phần, khơng kể đến số hạng trường ma cố định chuẩn, có dạng: L F¯ iγ µ Dµ F + = F (Dµ S)† (Dµ S) S 1 µν µν − Giµν Gµν i − Aiµν Ai − Bµν B 4 +LY − V (2.10) Thế vô hướng cho V = Vsimple + Vinert , số hạng Vsimple = µ21 η † η + µ22 χ† χ + λ1 (η † η)2 + λ2 (χ† χ)2 +λ3 (η † η)(χ† χ) + λ4 (η † χ)(χ† η), (2.11) Lagrangian Yukawa có dạng, LY u ¯ αL ηχuaR ¯ 3L χJ3R + hJαβ Q ¯ αL χ∗ JβR + hu3a Q ¯ 3L ηuaR + hαa Q = hJ33 Q Λ d c ¯ αL η ∗ daR + h3a Q ¯ 3L η ∗ χ∗ daR + heab ψ¯aL +hdαa Q ψbL η Λ sνab ¯c ∗ h e ¯c ∗ ( ψ ηχ)(ψ χ ) + (ψ η )(ψbL η ∗ ) + H.c + ab bL Λ2 aL Λ aL (2.12) Các trường chuẩn lại có trạng thái riêng khối lượng tương ứng là, A1 ∓ iA2 √ , A4 ∓ iA5 √ X∓ = , A6 ∓ iA7 √ Y ∓∓ = , W± = g2 u , g2 m2X = (w2 + u2 ), g2 m2Y = w2 m2W = (2.13) (2.14) (2.15) Các trường boson chuẩn trung hòa có trạng thái riêng khối lượng tương ứng là, A = sW A3 + cW √ − 3tW A8 + − 3t2W B , mA = 0, Z = cW A3 − sW √ − 3tW A8 + − 3t2W B , m2Z = Z = − 3t2W A8 + √ g2 u , 4c2W 3tW B, g [(1 − 4s2W )2 u2 + 4c4W w2 ] , 12c2W (1 − 4s2W ) √ = e/g = t/ + 4t2 , với t = gX /g, sin góc Weinberg Các hạt Higgs vật lý với khối lượng tương ứng h ≡ cξ S1 − sξ S3 , m2h = λ1 u2 + λ2 w2 − (2.17) (2.18) m2Z = sW (2.16) (λ1 u2 − λ2 w2 )2 + λ23 u2 w2 (2.19) 4λ1 λ2 − λ23 u , 2λ2 H ≡ sξ S1 + cξ S3 , m2H = λ1 u2 + λ2 w2 + (2.20) (λ1 u2 − λ2 w2 )2 + λ23 u2 w2 2λ2 w2 H ± ≡ cθ η3± + sθ χ± 1, (2.21) m2H ± = λ4 (u + w2 ), (2.22) Tóm lại, có bốn hạt Higgs boson có khối lượng (h, H, H ± ), h đồng với hạt Higgs mơ hình chuẩn (sẽ chứng minh bên dưới) với khối lượng nằm thang u, hạt lại Higgs boson với khối lượng nặng nằm thang w 2.2 Tương tác 2.2.1 Tương tác fermion với boson chuẩn Các tương tác fermion boson chuẩn thu từ số hạng Lagrangian F F¯ iγ µ Dµ F , đạo hàm hiệp biến viết thành Dµ = ∂µ + igs ti Giµ + igPµCC + igPµNC , với PµCC = i=3,8 Ti Aiµ PµNC = T3 A3µ + T8 A8µ + tXBµ Dòng mang điện Dòng mang điện có dạng, −g F µ µ F¯ γ µ PµCC F = −gJW Wµ+ − gJX Xµ− − gJYµ Yµ−− + H.c., (2.23) với (2.24) F F¯ γ µ T+ F = √ (¯ νaL γ µ eaL + u ¯aL γ µ daL ) , (2.25) F F¯ γ µ U+ F = √ ν¯aL γ µ ecaR − J¯αL γ µ dαL + u ¯3L γ µ J3L , (2.26) F F¯ γ µ V+ F = √ e¯aL γ µ ecaR + J¯αL γ µ uαL + d¯3L γ µ J3L µ = JW µ JX = JYµ = Dòng trung hòa Dòng trung hòa có dạng, −g F¯ γ µ PµNC F F = −eQ(f )f¯γ µ f Aµ − − g ¯ µ Z Z f γ gV (f ) − gA (f )γ5 f Zµ 2cW g ¯ µ Z Z f γ gV (f ) − gA (f )γ5 f Zµ , 2cW (2.27) với f ký hiệu tất femion, gVZ (f ) = T3 (fL ) − 2s2W Q(f ), gVZ (f ) = Z gA (f ) = − 4s2W T8 (fL ) + c2W − 4s2W T8 (fL ) − Z gA (f ) = T3 (fL ), √ 3sW (X + Q)(fL ), − 4s2W √ 3sW T3 (fL ) − 4s2W (2.28) (2.29) (2.30) 2.2.2 Tương tác vô hướng với boson chuẩn Xuất phát từ số hạng Lagrangian S (D µ S)† (Dµ S), với S = η, χ Kết thu được, đỉnh tương tác hệ số đỉnh trình bày bảng 2.1 đến 2.9 2.2.3 Tự tương tác trường vô hướng tương tác Yukawa Do làm việc chuẩn unita, tự tương tác vô hướng bao gồm vô hướng vật lý Các tương tác vô hướng thường với vơ hướng trơ có [35] Do vậy, chúng tơi tính tự tương tác vô hướng thường, kết tự tương tác vơ hướng thường trình bày bảng 2.10 2.11 Các vô hướng trơ không tương tác Yukawa với fermion đối xứng Z2 Do đó, cần xét tương tác Yukawa vô hướng thường, kết tương tác Yukawa vơ hướng thường trình bày bảng 2.12 đến 2.14 2.3 Hiện tượng luận 2.3.1 Hạt Higgs giống mơ hình chuẩn Tương tác Higgs đánh giá thơng qua cường độ tín hiệu tổng hợp µh = 1.1±0.1, sai khác 10% so với dự đốn mơ hình chuẩn [62] Tương tác Higgs với hai photon: µγγ = σ(pp → h)Br(h → γγ) , σ(pp → h)SM Br(h → γγ)SM (2.31) tử số đóng góp mơ hình đo thực nghiệm mẫu số tiên đốn mơ hình chuẩn Sinh hạt Higgs đóng góp từ tổng hợp hai gluon với quark nặng loop [75] Các giản đồ hình 2.1 có kể đến hiệu ứng hạt Chú ý giản đồ (b) bị bỏ qua [42, 74] −2 10 Br (τ+−>µ+µ+e−) Br (τ+−>e+e+µ−) −4 Branching ratio 10 −6 10 −8 10 −10 10 −12 10 10 M (TeV) 15 20 Hình 3.3: Sự phụ thuộc tỷ số rã Br(τ → µµe) Br(τ → eµµ) vào khối lượng boson chuẩn mz ≡ M 10 Br(τ−>e π) Br(τ−>e η) −2 10 Br(τ−>e η/) Br(τ−>µ π) Br(τ−>µ η) −4 Br(τ−>e (µ) P) 10 Br(τ−>µ η/) −6 10 −8 10 −10 10 −12 10 −14 10 10 M (TeV) Hình 3.4: Sự phụ thuộc tỉ số rã Br(τ + → + P ) vào khối lượng boson chuẩn trung hòa mZ ≡ M , với = e, µ P = π, η, η Ở đây, góc trộn pha sử dụng θ12 = π/3, θ13 = π/6, θ23 = π/4, δ = 3.3.3 Sự chuyển đổi µ − e hạt nhân Trong đồ thị 3.6, tỷ số chuyển đổi µ − e hạt nhân Titanium, Aluminum vàng hàm khối lượng boson chuẩn mz với θ12 = π/3, θ13 = π/6, θ23 = π/4, δ = sử dụng trước Các giới hạn thí nghiệm đưa ràng buộc cho khối lượng boson chuẩn để thỏa mãn với kết thực nghiệm bia Titanium mz ≥ 116.7 TeV, mz ≥ 204.5 TeV với bia làm từ hạt nhân vàng 3.3.4 Ràng buộc cho tương tác neutrino không chuẩn Kết thực nghiệm dao động thấy [−0.012, 0.009] Tương tự cho d αβ u αβ bị giới hạn miền [−0.013, 0.014] [−0.012, 0.009] [−0.011, 0.009] 19 10 Br(τ−>e ρ) Br(τ−>e ω) Br(τ−>e φ) Br(τ−>µ ρ) Br(τ−>µ ω) Br(τ−>µ φ) −2 10 −4 Br(τ−>e (µ) V) 10 −6 10 −8 10 −10 10 −12 10 10 M (TeV) Hình 3.5: Sự phụ thuộc tỉ số rã Br(τ + → + V ) vào khối lượng boson chuẩn trung hòa mZ ≡ M Đối với mơ hình 3-3-1 đảo, ta có: fC αβ ∼ √ 2GF m2z 3.0 × 10−2 1TeV mz , (3.40) có bậc cỡ 10−2 , 10−4 10−6 tương ứng với mz = 1; 10; 100 TeV So sánh gần số với giới hạn u αβ d αβ , khơng khó để nhận thấy giới hạn tương tác neutrino không chuẩn không dẫn đến ràng buộc ý nghĩa với tham số mơ hình 3.3.5 Tìm kiếm dilepton dijet LHC Tiết diện tán xạ cho sinh trạng thái dilepton quark, tính tốn với việc lấy xấp xỉ bề rộng rã hẹp [174], σ(pp → Z → f f¯) = q dLqq¯ σ ˆ (q q¯ → Z )Br(Z → f f¯), dm2Z 20 (3.41) −6 −2 10 10 Cr(µ Ti−>e Ti) Cr(µ Au−>e Au) Cr(µ Al−>e Al) −4 10 Cr(µ Ti−>e Ti) Cr(µ Au−>e Au) Cr(µ Al−>e Al) −8 10 −6 10 −10 10 Cr(µ N−>e N) Cr(µ N−>e N) −8 10 −10 10 −12 10 −12 10 −14 10 −14 10 −16 10 −16 10 −18 −18 10 500 1000 M (TeV) 1500 10 2000 20 40 60 M (TeV) 80 100 120 Hình 3.6: Tỷ số chuyển đổi µ → e Br(µ N → e N ) với khối lượng boson chuẩn mz ≡ M , cho hạt nhân khác nhau: i) iii) 197 79 Au 48 22 Ti (đường màu đỏ), ii) 27 12 Al (màu đỏ tươi), (đường màu xanh) 10 2% Width 4% Width 8% Width 16 Width 32% Width ΜΜ, ΤΤ pp Σ pp Z' ll pb 0.1 0.01 pp ee 0.001 10 1000 2000 3000 4000 5000 mZ' GeV Hình 3.7: Dilepton tạo kết khối lượng boson đo trung tính Trong đồ thị 3.7, ta thấy tiết diện tán xạ cho trạng thái cuối dilepton l = e, µ, τ Các tìm kiếm thực nghiệm ATLAS [193] thu tín hiệu, dẫn tới giới hạn cho khối lượng Z , mZ > 2.25 2.8 TeV, tương ứng với kênh ee µµ(τ τ ) Giới hạn thỏa mãn với khối lượng bất biến lớn dilepton Cường độ tín hiệu ee µµ(τ τ ) tách ra, sử dụng để củng cố hay loại bỏ mô hình 3-3-1 đảo 21 3.3.6 Vật chất tối Mơ hình chứa hai loại ứng viên vật chất tối: (i) đơn tuyến fermion ξ kết hợp với lưỡng tuyến lepton mơ hình chuẩn (ν1L e1L ) lục tuyến SU (3)L (ii) vơ hướng ρ3 tổ hợp (gọi D) χ2 S23 , tổ hợp lại χ2 S23 Goldstone boson Y Ứng viên D biến đổi lưỡng tuyến mơ hình chuẩn, tương tác với Z Điều dẫn tới tiết diện tán xạ lớn tìm kiếm trực tiếp vật chất tối, mà loại bỏ [176] Ứng viên đơn tuyến ρ3 phù hợp với mật độ tàn dư tìm kiếm thực nghiệm, nghiên cứu chi tiết [177, 178] Đơn tuyến fermion đóng góp mơ hình Tổng kết hố kết [179], thu tiết diện huỷ, σv 37g 96πm2ξ α 150 GeV Đối với (α/150 GeV)2 Ωξ h 0.1 pb/ σv 2.86 TeV mξ , pb So sánh với quan sát thực nghiệm, ta có: 0.11 [1], dẫn tới mξ 22 2.86 TeV (3.42) NHỮNG ĐÓNG GÓP MỚI CỦA LUẬN ÁN Chúng tơi mơ hình 3-3-1 đơn giản mơ hình 3-3-1 đảo chứa phổ hạt gauge boson, Higgs boson, dòng hợp lý Tất hạt tương tác SM đồng Nghiên cứu mơ hình 3-3-1 với vô hướng trơ, rằng, trường vô hướng trơ cần thiết để giải thích tham số rho, ngồi việc cung cấp vật chất tối Khối lượng neutrino sinh tương tác hiệu dụng vi phạm số lepton nhỏ Mọi tương tác hạt Higgs mơ hình chuẩn xác định Các trình vi phạm vị quark trộn rã meson trung hồ khảo sát Tính unita ma trận CKM khẳng định, có đóng góp Z Hiệu ứng hạt mới, kể vật chất tối, máy gia tốc LEPII LHC nghiên cứu Thang vật lý miền vài TeV, cực Landau, dự đoán, xét đến đóng góp vật lý Nghiên cứu mơ hình 3-3-1 đảo, chúng tơi rằng, mơ hình cung cấp vật chất tối tự nhiên thông qua đối xứng chẵn lẻ vật chất rút gọn từ đối xứng chuẩn Ứng viên vật chất tối lepton vơ hướng trung hồ Mơ hình cung cấp khối lượng neutrino thơng qua chế seesaw I + II Các trình vi phạm vị lepton xác định tương tác với Z nghiên cứu hệ thống mơ hình Tín hiệu Z máy gia tốc LEPII LHC khảo sát Miền vật lý xác định TeV Z chi phối đại lượng quan sát vật chất tối, ngồi q trình vi phạm vị lepton 23 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ 1 D.T Huong, P.V Dong, N.T Duy, N.T Nhuan, L.D Thien, Investigation of Dark Matter in the − − − Model, Phys Rev D98, 035033, 2018 D.N Dinh, D.T Huong, N.T Duy, N.T Nhuan, L.D Thien, P.V Dong, Flavor changing in the flipped trinification, Phys Rev D99, 033005, 2019 P.V Dong, N.T.K Ngan, T.D Tham, L.D Thien, N.T Thuy, Phenomenology of the simple 3-3-1 model with inert scalars, Phys Rev D99, 095031, 2019 D.T Huong, D.N Dinh, L.D Thien, P.V Dong, Dark matter and flavor changing in the flipped 3-3-1 model, JHEP 08 (2019) 051 Luận án sử dụng hai để bảo vệ 24 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] M Tanabashi et al (Particle Data Group), Phys Rev D, 2018, 98, 030001 [2] G Aad et al (ATLAS Collaboration), Phys Lett B, 2012, 716, 1; [3] S Chatrchyan et al (CMS Collaboration), Phys Lett B, 2012, 716, 30 [4] Peter Minkowski, Phys Lett B, 1997, 67, 421 [5] Yanagida, T (1980), “Horizontal Symmetry and Masses of Neutrinos”, Progress of Theoretical Physics, 64, 1103 [6] Mohapatra et al 1980, “Neutrino Mass and Spontaneous Parity Non- conservation”, Phys Rev Lett., 44, 912 [7] H Georgi (1975), in “Particles and Fields”, edited by C E Carlson (AIP, New York) [8] H Fritzsch and P Minkowski (1975), “Unified interactions of leptons and hadrons”, Ann Phys (N.Y.), 93, 193 [9] S P Martin (2010), in “Perspectives on Supersymmetry II”, edited by G.L Kane (World Scientific, Singapore), [10] P V Dong and H N Long, Phys Rev D, 2008, 77, 057302 [11] Ma, Phys Rev Lett., 2011, 86, 2502 [12] P V Dong, L T Hue, H N Long, and D V Soa, Phys Rev D, 2010, 81, 053004 [13] P V Dong, T D Tham, and H T Hung, Phys Rev D, 2013, 87, 115003 [14] J.C Pati and A Salam, Phys Rev D, 1974, 10, 275 [15] D T Huong and P V Dong, Phys Rev D, 2016, 93, 095019 [16] Fukugita and Yanagida, PLB174, 1986, 45 [17] D T Huong, P V Dong, C S Kim, and N T Thuy, Phys Rev D, 2015, 91, 055023 25 [18] G Jungman et al.,Phys Rep 267, 1996, 195 [19] G Bertone et al., Phys Rep 405, 2005, 279 [20] D N Spergel et al., Astrophys J Suppl Ser 170, 2007, 377 [21] P A R, Ade et al., Astron Astrophys 571, 2014, A1 [22] Planck Collaboration (P A R Ade et al.), “Planck 2013 results XVI Cosmological parameters”, Astron Astrophys., 2014, 571, A16 [23] E Aprile et al., Phys Rev Lett 111, 2013, 021301 [24] A D Linde, Phys Lett 129B, 1983, 177 [25] D T Huong, P V Dong, C S Kim, and N T Thuy, Phys Rev D, 2015, 91, 055023 [26] D T Huong and P V Dong, Eur Phys J C, 2017, 77, 204 [27] V Khachatryan et al (CMS and LHCb Collaborations), Nature, 2015, 522, 68 [28] R Aaij et al., JHEP02, 2016, 104 [29] R Aaij et al., JHEP09, 2015, 179 [30] R Aaij et al., PRL113, 2014, 151601 [31] S Descotes-Genon et al., JHEP06, 2016, 092 [32] P V Dong and N T K Ngan, arXiv:1512.09073 [33] P V Dong and D T Si, Phys Rev D, 2016, 93, 115003 [34] P V Dong and D T Si, Phys Rev D, 2014, 90, 117703 [35] P V Dong, N T K Ngan, and D V Soa, Phys Rev D, 2014, 90, 075019 [36] P V Dong, C S Kim, N T Thuy, and D V Soa, Phys Rev D, 2015, 91, 115019 [37] The BaBar Collaboration, Phys Rev Lett., 2012, 109, 101802 [38] M Bauer and M Neubert, Phys Rev Lett., 2016, 116, 141802 [39] P V Dong, D T Huong, F S Queiroz, and N T Thuy, Phys Rev D, 2014, 90, 075021 [40] A Alves, G Arcadi, P V Dong, L Duarte, F S Queiroz, and J W F Valle, Phys Lett B, 2017, 772, 825 26 [41] P V Dong, D T Huong, D A Camargo, F S Queiroz, and J W F Valle, Phys Rev D, 2019, 99055040 [42] W Caetano, C A de S Pires, P S Rodrigues da Silva, D Cogollo, and F S Queiroz, Eur Phys J C, 2013, 73, 2607 [43] A G Dias, C A de S Pires, and P S Rodrigues da Silva, Phys Rev D, 2010, 82, 035013 [44] C P Ferreira, M M Guzzo, and P C de Holanda, Braz J Phys, 2016, 46, 453 [45] P V Dong and D T Huong, Commun Phys, 2018, 28, 21 [46] M Reig, J W F Valle, C A Vaquera-Araujo, Phys Lett B, 2017 766, 35 [47] M Reig, J W F Valle, C A Vaquera-Araujo, JHEP, 2017, 05, 100 [48] C Hati, S Patra, M Reig, J W F Valle, and C A Vaquera-Araujo, Phys Rev D, 2017, 96, 015004 [49] C Kownacki, E Ma, N Pollard, O Popov, and M Zakeri, Phys Lett B, 2018, 777, 121 [50] C Kownacki, E Ma, N Pollard, O Popov, and M Zakeri, Nucl Phys B, 2018, 928, 520 [51] P V Dong, D T Huong, Farinaldo S Queiroz, J W F Valle, and C A VaqueraAraujo, JHEP, 2018, 04, 143 [52] D N Dinh, D T Huong, N T Duy, N T Nhuan, L D Thien, and Phung Van Dong, Phys Rev D, 2019, 99, 055005 [53] D Chang and H N Long, Phys Rev D,2006, 73, 053006 [54] P V Dong, H N Long, and D V Soa, Phys Rev D, 2007, 75, 073006 [55] P V Dong, H N Long, D V Soa, and V V Vien, Eur, Phys J C, 2011, 71, 1544 [56] P V Dong, H N Long, C H Nam, and V V Vien, Phys Rev D, 2012, 85, 053001 [57] S M Boucenna, S Morisi, and J W F Valle, Phys Rev D, 2014, 90, 013005 [58] S M Boucenna, R M Fonseca, F Gonzalez-Canales, and J W F Valle, Phys Rev D, 2015, 91, 031702 [59] S M Boucenna, J W F Valle, and A Vicente, Phys Rev D, 2015, 92, 053001 [60] H Okada, N Okada, and Y Orikasa, Phys Rev D, 2016, 93, 073006 27 [61] C A de S Pires, Physics International, 2015, 6, 33 [62] G Aad et al (ATLAS Collaboration), Eur Phys J C, 2016, 76, [63] P Van Dong, N T K Ngan, T Tham, L Thien, and N Thuy, Phys Rev D, 2019, 99, 095031 [64] D Fregolente and M D Tonasse, Phys Lett B, 2003, 555, [65] H N Long and N Q Lan, Europhys Lett, 2003, 64, 571 [66] S Filippi, W A Ponce, and L A Sanches, Europhys Lett, 2006, 73, 142 [67] C A de S Pires and P S Rodrigues da Silva, JCAP, 2007, 0712, 012 [68] J K Mizukoshi, C A de S Pires, F S Queiroz, and P S Rodrigues da Silva, Phys Rev D, 2011, 83, 065024 [69] J D Ruiz-Alvarez, C A de S Pires, F S Queiroz, D Restrepo, and P S Rodrigues da Silva, Phys Rev D, 2012, 86, 075011 [70] P V Dong, T Phong Nguyen, and D V Soa, Phys Rev D, 2013, 88, 095014 [71] S Profumo and F S Queiroz, Eur Phys J C, 2014, 74, 2960 [72] C Kelso, C A de S Pires, S Profumo, F S Queiroz, and P S Rodrigues da Silva, Eur Phys J C, 2014, 74, 2797 [73] P S Rodrigues da Silva, Phys Int, 2016, 7, 15 [74] A Alves, E Ramirez Barreto, A G Dias, C A de S Pires, F S Queiroz, and P S Rodrigues da Silva, Phys Rev D, 2011, 84, 115004 [75] A Djouadi, Phys Rept, 2008, 457, 1; 2008, 459, 1; and references therein [76] A G Dias, R Martinez, and V Pleitez, Eur Phys J C, 2005, 39, 101 [77] A G Dias, Phys Rev D, 2005, 71, 015009 [78] P V Dong, Phys Rev D, 2015, 92, 055026 [79] S Descotes-Genon, L Hofer, J Matias, and J Virto, JHEP, 2016, 1606, 092 [80] W Altmannshofer and D M Straub, Eur Phys J C, 2015, 75, 382 [81] W Altmannshofer and D M Straub, arXiv:1503.06199 [hep-ph]; [82] D Ghosh, M Nardecchia, and S A Renner, JHEP, 2014, 1412, 131 28 [83] A J Buras, F D Fazio, J Girrbach, and M V Carlucci, JHEP, 2013, 1302, 023 [84] A J Buras, F D Fazio, and J Girrbach, JHEP, 2014, 1402, 112; 2014, 1408, 039 [85] R Gauld, F Goertz, and U Haisch, JHEP, 2014, 1401, 069 [86] A J Buras and F D Fazio, JHEP, 2016, 1603, 010 [87] U Haisch, arXiv:1510.03341 [hep-ph] [88] R Gauld, F Goertz, and U Haisch, Phys Rev D, 2014, 89, 015005 [89] W Altmannshofer, S Gori, M Pospelov, and I Yavin, Phys Rev D, 2014, 89, 095033 [90] A Crivellin, G D Ambrosio, and J Heeck, Phys Rev Lett, 2015, 114, 151801 [91] D A Sierra, F Staub, and A Vicente, Phys Rev D, 2015, 92, 015001 [92] A Celis, J Fuentes-Martin, M Jung, and H Serodio, Phys Rev D, 2015, 92, 015007 [93] W Altmannshofer and I Yavin, Phys Rev D, 2015, 92, 075022 [94] C Bobeth and U Haisch, JHEP, 2015, 1509, 018 [95] B Allanach, F S Queiroz, A Strumia, and S Sun, Phys Rev D, 2016, 93, 055045 [96] A Celis, W.-Z Feng, and D Lust, JHEP, 2016, 1602, 007 [97] R Mohanta, Phys Rev D, 2014, 89, 014020 [98] S Sahoo and R Mohanta, Phys Rev D, 2015, 91, 094019 [99] S Sahoo and R Mohanta, Phys Rev D, 2016, 93, 114001 [100] W J Marciano and A Sirlin, Phys Rev D, 1987, 35, 1672 [101] J Alcaraz et al (ALEPH, DELPHI, L3, OPAL Collaborations, LEP Electroweak Working Group), arXiv:hep-ex/0612034 [102] M Carena, A Daleo, B Dobrescu, and T Tait, Phys Rev D, 2004, 70, 093009 [103] ATLAS Collaboration, CERN Technical Report No ATLAS-CONF, 2016, 045, https//cds.cern.ch/record/2206127 [104] E Accomando, A Belyaev, L Fedeli, S F King, and C.Shepherd-Themistocleous, Phys Rev D, 2011, 83, 075012 [105] A D Martin, W J Stirling, R S Thorne, and G Watt, Eur Phys J C, 2009, 63, 189 29 [106] M Aaboud et al (ATLAS Collaboration), JHEP, 2017, 1710, 182 [107] A Alves, S Profumo, and F S Queiroz, JHEP 1404, 063 (2014); [108] Y A Coutinho, V S Guimaraes, and A A Nepomuceno, Phys Rev D, 2013, 87, 115014 [109] G Aad et al (ATLAS Collaboration), JHEP, 2015, 1512, 055 [110] Q H Cao, B Yan, and D M Zhang, Phys Rev D, 2015, 92, 095025 [111] J F Gunion, H E Haber, G L Kane, and S Dawson, Front Phys, 2000, 80, [112] M Aaboud et al (ATLAS Collaboration), Phys Lett B, 2018, 777, 91 [113] A M Sirunyan et al (CMS Collaboration), JHEP, 2019, 1901, 051 [114] V Khachatryan et al (CMS Collaboration), Phys Lett B, 2017, 767, 147; CMS-PASEXO-16-027 [115] M Aaboud et al (ATLAS Collaboration), Phys Lett B, 2017, 775, 105; ATLASCONF-2016-059 [116] S M Boucenna, S Morisi, A Vicente, Phys Rev D, 2016, 93, 115008 [117] A E C Hernandez and I Nisandzic, Eur Phys J C, 2016, 76, 380 [118] Q.-H Cao, Y Liu, K.-P Xie, B Yan, and D.-M Zhang, Phys Rev D, 2016, 93, 075030 [119] Jessica Goodman, Masahiro Ibe, Arvind Rajaraman, William Shepherd, Tim M P Tait, and Hai-Bo Yu, Phys Rev D, 2010, 82, 116010 [120] A M Sirunyan et al (CMS Collaboration), Phys Rev D, 2018, 97, 092005 [121] Alexander Belyaev, Enrico Bertuzzo, Cristian Caniu Barros, Oscar Eboli, Giovanni Grilli di Cortona, Fabio Iocco, and Alexander Pukhov, Phys Rev D, 2019, 99, 015006 [122] F Pisano and V Pleitez, Phys Rev D,1992, 46, 410 [123] P H Frampton, Phys Rev Lett, 1992, 69 2889 [124] R Foot, O F Hernandez, F Pisano, and V Pleitez, Phys Rev D, 1993, 47, 4158 [125] M Singer, J W F Valle, and J Schechter, Phys.Rev D, 1980, 22, 738 [126] J C Montero, F Pisano, and V.Pleitez, Phys Rev D, 1983, 47, 2918 30 [127] R Foot, H N Long,and Tuan A Tran, Phys Rev D, 1994, 50, R34 [128] F Pisano, Mod Phys Lett A, 1996, 11, 2639 [129] A Doff and F Pisano, Mod Phys Lett A, 1999, 14, 1133 [130] C A de S Pires and O P Ravinez, Phys Rev D, 1998, 58, 035008 [131] C A de S Pires,Phys Rev D, 1999, 60, 075013 [132] P V Dong and H N Long, Int J Mod Phys A, 2006, 21, 6677 [133] P B Pal, Phys Rev D, 1995 52, 1659 [134] A G Dias, C A de S Pires, and P S R da Silva, Phys Rev D, 2003, 68, 115009 [135] A G Dias and V Pleitez, Phys Rev D, 2004, 69, 077702 [136] P V Dong, H T Hung, and H N Long, Phys Rev D, 2012, 86, 033002 [137] M B Tully and G C Joshi, Phys Rev D, 2001, 64, 011301 [138] Alex G Dias, C A de S Pires, and P S Rodrigues da Silva, Phys Lett B, 2005, 628, 85 [139] P Van Dong, D T Huong, D A Camargo, F S Queiroz, and J W F Valle, Phys Rev D, 2019, 99, 055040 [140] P V Dong, D Q Phong, D V Soa, and N C Thao, Eur Phys J C, 2018, 78, 653 [141] D J Gross and R Jackiw, Phys Rev D, 1972, 6, 477 [142] H Georgi and S L Glashow, Phys Rev D, 1972, 6, 429 [143] J Banks and H Georgi, Phys Rev D, 1976, 14, 1159 [144] S Okubo, Phys Rev D, 1977, 16, 3528 [145] R M Fonseca and M Hirsch, JHEP, 2016, 08, 003 [146] R Delbourgo and A Salam, Phys Lett.B, 1972, 40, 381 [147] L Alvarez-Gaume and E Witten, Nucl Phys B, 1984, 234, 269 [148] P V Dong, T P Nguyen, and D V Soa, Phys Rev D, 2013, 88, 095014 [149] P V Dong, Phys Rev D, 2015, 92, 055026 [150] P V Dong and H N Long, Eur Phys J C, 2005, 42, 325 31 [151] A G Dias, J C Montero, and V Pleitez, Phys Lett B, 2006, 637, 85 [152] A G Dias, J C Montero, and V Pleitez, Phys Rev D, 2006 73, 113004 [153] A Ilakovac and A Pilaftsis, Nucl Phys B, 1995, 437, 491 [154] M Blanke, A J Buras, B Duling, A Poschenrieder, and C Tarantino, JHEP, 2007, 05, 013 [155] A J Buras, B Duling, T Feldmann, T Heidsieck, and C Promberger, JHEP, 2010, 09, 104 [156] D N Dinh, A Ibarra, E Molinaro, and S T Petcov, JHEP, 2012, 08, 125 [157] D N Dinh and S T Petcov, JHEP, 2013, 09, 086 [158] Y Y Toru Goto, Yasuhiro Okada, Phys Rev.D, 2011, 83, 053011 [159] A Ilakovac, B A Kniehl, and A Pilaftsis, Phys Rev D, 1995, 52, 3993 [160] X.-G He, J Tandean, and G Valencia, 2019, arXiv:1904.04043 [hep-ph] [161] H.-B Li and S.-H Zhu, Chin Phys C, 2012, 36, 932 [162] W Altmannshofer et al (Belle-II), 2018, arXiv:1808.10567 [hep-ex] [163] L Calibbi and G Signorelli, Riv Nuovo Cim.2018, 41, 71 [164] W Honecker et al (SINDRUM II), Phys Rev Lett, 1996, 76, 200 [165] W H Bertl et al (SINDRUM II), Eur Phys J C, 2006, 47, 337 [166] Y Kuno (COMET), PTEP, 2013, 2013, 022C01 [167] Y O Ryuichiro Kitano, Masafumi Koike, Phys Rev.D, 2007, 76, 059902 [168] Y Grossman, Phys.Lett.B, 1995, 359, 141 [169] Z Berezhiani and A Rossi, Phys.Lett.B, 2002, 535, 207 [170] N R A S S Davidson, C Pena-Garay, JHEP, 2003, 0303, 011 [171] T Ohlsson, Rep.Prog.Phys, 2013, 76, 044201 [172] H Z Davide Meloni, Tommy Ohlsson, JHEP, 2009, 0904, 033 [173] I Esteban, M C Gonzalez-Garcia, M Maltoni, I Martinez-Soler, and J Salvado, JHEP, 2018, 08, 180 32 [174] E Accomando, A Belyaev, L Fedeli, S F King, and C.Shepherd-Themistocleous, Phys Rev D, 2011, 83, 075012 [175] A D Martin, W J Stirling, R S Thorne, and G Watt, Eur Phys J C, 2009, 63, 189 [176] R Barbieri, L J Hall, and V S Rychkov, Phys Rev D, 2006, 74, 015007 [177] P V Dong, D T Huong, F S Queiroz, and N T Thuy, Phys Rev D, 2014, 90, 075021 [178] D T Huong, P V Dong, N T Duy, N T Nhuan, and L D Thien, Phys Rev D, 2018, 98, 055033 [179] M Cirelli, N Fornengo, and A Strumia, Nucl Phys B, 2006, 753, 178 [180] M Cirelli and A Strumia, New J Phys, 2009, 11, 105005 [181] E Aprile et al (XENON), Phys Rev Lett, 2017, 119, 181301 [182] See, for example, Frampton in [122] [183] D Ng, it Phys Rev D, 1994, 49, 4805 [184] D G Dumm, F Pisano, and V Pleitez, Mod Phys Lett A, 1994, 09, 1609 [185] H N Long and V T Van,J Phys G, 1999, 25, 2319 [186] J G Ferreira Jr, P R D Pinheiro, C A de S Pires, and P S Rodrigues da Silva, Phys Rev D, 2011, 84, 095019 [187] ATLAS Collaboration, ATLAS-CONF-2017-045; CMS Collaboration, CMS-PAS-HIG16-040 [188] M Aboud et al (ATLAS Collaboration), Phys Rev D, 2017, 96, 052004 [189] The ATLAS Collaboration, ATLAS-CONF-2015-081; The CMS Collaboration, CMSPAS-EXO-2015-004 [190] See, for instance, A Belyaev, G Cacciapaglia, I P Ivanov, F Rojas-Abatte, and M Thomas, Phys Rev D, 97, 035011 [191] C P Ferreira, M M Guzzo, and P C de Holanda, Braz J Phys, 2016, 46, 453 [192] P V Dong, D T Huong, F S Queiroz, J W F Valle, and C A Vaquera-Araujo, JHEP, 2018, 04, 143 [193] M Aaboud et al., (ATLAS),JHEP, 2017, 10, 182 [194] A Cerri et al, 2018, arXiv:1812.07638 [hep-ph] 33 ...  χ02  ∼ (1, 3, 1 /3) ,   χ 03  ++ 1 S + 1 S + S 11 12 13   + √ S =  1 S12 S0 S22 23  1 S + 1 S S 33 13 23 (3. 9)     ∼ (1, 6, 2 /3)  (3. 10 ) Chú ý rằng, ρ χ giống đối xứng chuẩn, khác... - LÊ ĐỨC THIỆN HIỆU ỨNG VẬT LÝ MỚI TRONG CÁC MƠ HÌNH 3- 3 -1 TIẾT KIỆM CẢI TIẾN LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ Chuyên ngành: Mã số: Vật lý lý thuyết Vật lý toán 62 44 01 03 Người hướng dẫn khoa... m2Z 3cW + 2c2W 16 (3. 34) (3. 35) −6 −4 10 10 Br (µ− >3 e) Br (τ− >3 e) Br (τ− >3 µ) −6 10 Br (µ− >3 e) Br (τ− >3 e) Br (τ− >3 µ) −8 10 −8 10 10 Branching ratio Branching ratio 10 10 10 12 10 12 10