Thạc Sĩ Bổ chính Susy-qcd cho sinh cặp e + e - Squark trong quá trình hủy cặp với tham số phức

MỞ ĐẦU
Trong những năm gần đây, càng ngày càng có nhiều cơ sở để tin rằng thế giới tự nhiên thực sự là siêu đối xứng [1]. Nếu tự nhiên là siêu đối xứng, ngoài việc ta sẽ có một lý thuyết trường lượng tử tự tái chuẩn và ngoài việc thống nhất boson với fermion, ta còn có cơ hội để xây dựng một lý thuyết trường tương thích về hấp dẫn. Nó cũng là một đảm bảo để lời giải đối với bài toán phân hóa tương tác thành các bậc khác nhau sẽ không bị ảnh hưởng bởi các bổ chính bức xạ. Điều này cũng có nghĩa là, các siêu hạt đồng hành có thể tồn tại ở trong vùng năng lượng cỡ TeV và do đó không ít cơ hộiđể chúng ta tìm thấy chúng trong các điều kiện kỹ thuật hiện nay. Các kết quả nghiên cứu thực nghiệm về siêu hạt đồng hành sẽ cho phép ta xây dựng thử nghiệm những mô hình bán hiện tượng luận cho các quá trình sinh hủy và tán xạ phi đàn tính sâu của các hạt cơ bản. Mục tiêu của luận văn này là nghiên cứu bán hiện tượng luận về stop và sbottom (siêu hạt đồng hành của quark đỉnh, top quark, vàquark đáy, bottom quark) trong khuôn khổ của sự mở rộng tối thiểu mô hình tiêu chuẩn, mà ta sẽ gọi là Mô hình tiêu chuẩn siêu đối xứng tối thiểu. Để tránh dài dòng, ta sẽ ký hiệu Mô hình tiêu chuẩn (Standard Model) bằng SM và Mô hình tiêu chuẩn siêu đối xứng tối thiểu (Minimal Supersymmetric Standard Model) là MSSM.
Các nghiên cứu thực nghiệm về siêu hạt đồng hành cho ta hai kết quả rất quan trọng sau đây:
Một là: trong một quá trình phân rã hoặc sinh hủy, siêu hạt bao giờ cũng có đôi.
Hai là: siêu hạt nhẹ nhất, Lightest Supersymmetric Particle, mà sau đây ta sẽ ký hiệu là LSP, sẽ là hạt bền.
Nghiên cứu trong những năm gần đây thuộc lĩnh vực hạt cơ bản đã chứng tỏ rằng, thế hệ thứ ba của sfermion, stop sbottom, stau và tauonic sneutrino, tỏ ra có vai trò đặc biệt. Điều này do hai nguyên nhân chính sau đây:
Thứ nhất, vì hệ số Yukawa của chúng rất lớn làm cho chúng khác biệt so với đồng bạn ở các thế hệ khác
Thứ hai, sfermion của thế hệ thứ ba nói chung lại nhẹ hơn sfermion của hai thế hệ đầu [2]. Vì lẽ đó, có thể là một trong số những hạt của thế hệ này sẽ là siêu hạt tích điện nhẹ nhất, và sự lộ diện của nó, ví dụ trong các thí nghiệm đang được tiến hành trên máy gia tốc LHC hiện này và sau này, sẽ là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên của siêu đối xứng.
Vì những lý do đã trình bày ở trên, việc nghiên cứu lý thuyết các quá trình liên quan đến siêu đồng hành thuộc thế hệ thứ ba như phân rã, tán xạ, sẽ là một việc làm mang tính chất thời sự.
Mục tiêu được đặt ra cho Luận văn này là nghiên cứu quá trình hủy cặp e e
 
trong đó có sự hình thành của siêu đỉnh stop và siêu đáy, sbottom. Chúng ta lựa chọn quá trình trong máy gia tốc lepton (LEP và LEP2) bởi vì dữ liệu thực nghiệm về quá trình này rất phong phú và thường xuyên được phân tích kỹ lưỡng. Vì vậy, mỗi thông tin lý thuyết sẽ được kiểm chứng nhanh nhất.
Điều khác biệt so với những nghiên cứu tương tự là một số tham số được coi là phức. Vấn đề này cũng đã được tiến hành đối với một số sản phẩm của phản ứng trong [7,8,9]. Thông thường tham số phức sẽ dẫn đến vi phạm đối xứng CP. Người ta cho rằng, SM đã chứa đựng hầu như tất cả các nguồn dẫn đến vi phạm CP và do đó không cần có thêm những nguồn vi phạm CP khác của MSSM. Vì vậy, những tham số không nằm trong tương tác Yukawa dẫn đến vi phạm CP đều được giả định là thực. Tuy nhiên, đây chỉ là giả thiết. Ta sẽ bàn kỹ vấn đề này trong phần cuối của chương 1 và trong chương 3.
Luận văn này có cấu trúc như sau:
Chương I sẽ được dùng để nhập môn lý thuyết trường chuẩn siêu đối xứng (SGFT). Đây là vấn đề khó khăn nhất vì tài liệu về SUSY xuất hiện nhiều hơn bất cứ về lĩnh vực nào của vật lý lý thuyết, cho nên, đọc và lĩnh hội chúng là một việc rất nặng nhọc. Chúng tôi chỉ muốn tóm lược những điểm chính yếu và nhất là chỉ nêu lên những gì chúng tôi cần đến ở những phần sau của luận án. Phần cuối của chương, chúng tôi cũng sẽ điểm qua nội dung vật chất của mô hình MSSM và diễn giải vai tròquan trọng của stop và sbottom trong mô hình đó. Bàn đến số tham số độc lập khả dĩ của MSSM.
Chương II sẽ được dùng để cụ thể hóa MSSM, trong đó, trường thành phần sẽ không còn là trường nguyên thủy mà là trường vật lý. Như vậy, ta sẽ phải bàn đến vi phạm đối xứng (cả vi phạm mềm lẫn vi phạm tự phát) và thông qua cơ chế Higgs ta sẽ có phổ khối lượng các hạt vật lý. Ta cũng sẽ bàn đến quá trình sinh ra stop và sbottom trong các máy va chạm lepton. Chúng tôi sẽ tìm biểu thức giải tích cho thiết diện sinh các siêu hạt đồng hành này trong quá trình hủy cụ thể e e
  . Các ước lượng số có thểphần nào kiểm chứng được tính khả tín của kết quả thu được khi sử dụng kết quả thựcnghiệm từ LEP, LEP2, e e
 
- Linear Collider hoặc Muon Collider [3].
Chương III sẽ được dành cho quá trình phân rã stop và sbottom khi tính đến bổ chính SUSY–QCD 1–vòng với tham số  trong siêu thế Higgs là phức.
Biện luận về các kết quả thu được sẽ được trình bày trong phần kết luận.

MỤC LỤC
MỞ ĐẦU . 1
CHƯƠNG I : MSSM TRONG NGÔN NGỮ TRƯỜNG THÀNH PHẦN 4
1.1. SM . 4
1.2. Siêu đối xứng, SUSY 12
1.3. Các thành phần bất biến siêu đối xứng của tổ hợp siêu trường . 18
1.4 .Lý thuyết trường chuẩn siêu đối xứng, SGFT 20
1.5. MSSM . 22
1.6. Vi pham siêu đối xứng . 28
CHƯƠNG II : LAGRANGIAN VÀ ĐỈNH TƯƠNG TÁC TRONG MSSM 35
2.1 Phổ khối lượng của siêu hạt đồng hành 35
2.1a Lĩnh vực sfermion 35
2.1b. Lĩnh vực trường Higgs vô hướng . 36
2.1c Lĩnh vực chargino . 37
2.1d Lĩnh vực neutralino 38
2.2. Lagrangian tương tác và quy tắc Feynman trong MSSM . 38
2.2.1.Quark-quark-gauge boson: 40
2.2.2. Squark-squark-gauge boson: . 41
2.2.3 Quark-quark-Higgs boson: 42
2.2.4. Squark-squark-Higgs boson: . 43
2.2.5. Quark-squark-chargino . 47
2.2.6. Quark-squark-neutralino . 48
2.2.7. Tương tác với gluino 49
2.2.8. Squark-squark-gauge boson-gauge boson . 50
2.2.9.Tương tác bốn squark 53
2.2. Hàm truyền của các hạt . 53
CHƯƠNG III : BỔ CHÍNH QCD CHO CẶP SQUARK VỚI THAM SỐ PHỨC
. 55
KẾT LUẬN 60
TÀI LIỆU DẪN (REFERENCES) . 62