So sánh đóng góp của tất cả các kênh rã neutron thông qua hai hạt cặp Kaluza-Klein của photon và các đề xuất thực nghiệm

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:3

Thêm vào BST

Báo xấu

9
lượt xem 3
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết trình bày so sánh đóng góp của tất cả các kênh rã neutron thông qua hai hạt cặp Kaluza-Klein của photon và các đề xuất thực nghiệm. Trong khi đó, các toán tử và trường vecto (trường tương tác) trở thành các ma trận, do đó mỗi trường vecto cần một trường vecto tối đặc trưng cho tương tác trên thớ vật chất tối và một trường vô hướng đặc trưng cho tương tác giữa hai thớ với nhau.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: So sánh đóng góp của tất cả các kênh rã neutron thông qua hai hạt cặp Kaluza-Klein của photon và các đề xuất thực nghiệm

Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 SO SÁNH ĐÓNG GÓP CỦA TẤT CẢ CÁC KÊNH RÃ NEUTRON THÔNG QUA HAI HẠT CẶP KALUZA-KLEIN CỦA PHOTON VÀ CÁC ĐỀ XUẤT THỰC NGHIỆM Phạm Tiến Dự Trường Đại học Thủy lợi, email: dupt@tlu.edu.vn 1. GIỚI THIỆU CHUNG n W  p  e    e , (   decay )  (i) Theo lý thuyết chiều phụ gián đoạn n  n X  H ( first order ) (ii) (DKKT), không thời gian có 6 chiều n  nX     X 17  (iii) M 4  Z 2  Z 2 , trong đó M4 là không thời gian n  nX  v  X (iv) Minkowski thông thường, chiều phụ thứ 5 và thứ 6 là chiều phụ giãn đoạn chỉ gồm hai n  nX  v X  (v) điểm, như vậy có thể coi không thời gian n  nX  v X  X gồm có 4 thớ 4-chiều M4. Các hạt vật chất (vi) thông thường tồn tại trên một thớ, các hạt Trong mô hình mới, các hạt cặp KK sẽ có phản vật chất tương ứng tồn tại trên một thớ cùng một khối lượng “trần” là tham số m và song hành với nó, tương tự như vậy hai thớ có sự điều chỉnh do cơ chế Higgs [5]. Chúng còn lại dành cho vật chất tối và phản vật chất tôi thu được các mối liên hệ khối lượng giữa tối. Như vậy mô hình hạt cơ bản sẽ trở nên các cặp KK của fecmion và vecto boson phức tạp hơn nhiều, nhưng điều đó hoàn toàn photon như sau: 2m hợp lý bởi các hạt vật chất tối tràn ngập trong mX  m / 2  17MeV ; mH  2X ; m  24MeV (1)  vũ trụ và chiếm đến 25% trong khi các hạt “sáng” gồm vật chất và phản vật chất chỉ 2 2m 4m mf  mfX   2 X (2) chiếm có 5% vũ trụ. Để đơn giản, tôi không  sin 2 f  sin 2 f 2 nói đến các phản hạt ở đây mà chỉ xét quan trong đó:  là hệ số cong, m là tham số khối hệ giữa vật chất và vật chất tối. Về mặt toán lượng của cặp KK, f là các fermion như p, n, học, trong mô hình này, trường fermion trở e, ν; θf là góc trộn của cặp KK fermion f. Do thành spinor cột do đó mỗi hạt fermion (f) sẽ đó ta nhận được các hằng số tương tác đỉnh có thêm một hạt fermion tối (fX) tương ứng (coupling constant) tương ứng với các kênh gọi là cặp Kaluza-Klein (KK). Trong khi đó, rã ở trên là: các toán tử và trường vecto (trường tương g Xnn  g sin 2  n , g XnX nX  g cos2  n , g XnnX  1 g sin 2n 2 tác) trở thành các ma trận, do đó mỗi trường vecto cần một trường vecto tối đặc trưng cho g X  g sin 2  , g X X X  g cos2  , g X X  1 g sin 2 2 tương tác trên thớ vật chất tối và một trường g Hnn  g HnX nX  g sin 2  n , g HnnX  g cos 2  n , vô hướng đặc trưng cho tương tác giữa hai g H  g H X X  g sin 2  , g H X  g cos 2  , (3) thớ với nhau [5]. Như vậy, photon sẽ có hai hạt cặp KK với nó là photon tối X-photon (đã trong đó n,  là góc trộn của neutron và được thực nghiệm tìm ra chính là X17) và vô neutrion với hạt cặp KK của chúng. hướng H-photon. Dựa trên lý thuyết DKKT Trong các bài báo [1-4], chúng tôi đã tính khi xem xét bài toán phân rã neutron sẽ có tất toán các giản đồ (iii, iv, v, vi) là các kênh rã cả 6 kênh rã khả dĩ là: của neutron qua X17, giản đồ (i) là kênh rã 280
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 tương tác yếu đã biết từ lâu. Như vậy, ở đây trong đó: chúng tôi chỉ cần tính toán nốt giản đồ (ii), 15 4 J iv  a   1  10a 2  20a 3  15a 4  4a 5  a ln a sau đó tổng hợp và so sánh đóng góp của các 2 giản đồ với nhau. Tất nhiên, không chỉ đơn giản như vậy bởi còn rất nhiều các tham số  1  a2 2 2   4  13a2  6a4   15 a4 ln 1  1  a2  (7) chưa được xác định và cho đến nay những thí J vi  a   1  21, 435a 2  65,94a 3  74,94a 4 nghiệm liên quan đến vật chất tối vẫn còn rất 209, 235a 5 (8) hạn chế. Lưu ý rằng giá trị của g1, g2 trong các giản 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU đồ là khác nhau và phần khác nhau giữa các giản đồ có giá trị cực đại cỡ 1 đơn vị, Áp dụng quy tắc tính toán giản đồ Jiv  1,009 và J vi  1, 28 . Feymann trong lý thuyết trường và kỹ thuật Thay (2) và (3) vào các biểu thức trên, lưu khử thứ nguyên để thu được tốc độ phân rã ý là ta lấy   1 và đổi lại chỉ số cho đơn của neutron trong các kênh rã nêu trên. giản, ta thu được: Áp dụng các mối liên hệ trong lý thuyết 16 g 4 mX sin 4  DKKT mở rộng mô hình hạt cơ bản để tổng 3  (9) 15 310 sin 3  n cos3 n hợp các giản đồ. So sánh đối chiếu với các kết quả thực 16 g 4 mX sin 2  cos 2   4,5   J 4  a  (10) nghiệm và đưa ra các đề xuất thí nghiệm mới. 15 310 sin 3  n cos3  n 16 g 4 mX cos 4  3. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 6   J6  a (11) 15  sin  n cos3  n 3 10 3 a) Các kênh rã (iii, iv, v, vi) có giản đồ Trong trường hợp nhiều khả năng nhất, Feymann tương ứng là tương tự nhau chỉ khối lượng của neutrino tối rất nhỏ có thể bỏ khác nhau ở hằng số đỉnh g1, g2 như hình 1: qua ( a  0 ) thì J 4 và J6 bằng 1. Khi đó, ta có tổng tốc độ phân rã của các kênh qua X17 là: 16 g 4 mX  X  3   4  5   6  (12) 15  sin 3  n cos3  n 3 10 Ngay cả trong trường hợp tổng quát, do J 4  1,009 và J 6  1, 28 nên ta có: 16 g 4 mX  X  1, 28 (13) 15  sin 3  n cos3 n 3 10 b) Bây giờ ta xem xét kênh rã (ii), giản đồ Hình 1. Giản đồ phân rã neutron tương ứng là: qua X17 ra cặp lepton Theo kết quả của bài báo [3,4], ta có tốc độ phân rã của neutron ứng với các giản đồ này là: g12 g 2 2   5 iii  mn  mnX (4) 30 mX 3 4 g12 g 2 2    J a 5 iv ,v  mn  mnX (5) 30 mX 3 4 iv g12 g 2 2   Hình 2. Giản đồ phân rã neutron ra 5  vi  mn  mnX  J vi  a  (6) 30 3 mX 4 neutron tối và H-photon 281
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2023. ISBN: 978-604-82-7522-8 Điều kiện để kênh rã này tồn tại là nó 4. KẾT LUẬN không vi phạm điều kiện năng lượng nghĩa là Dựa vào các kết quả trên, ta có thể so sánh mH  mn  mn X  1, 012 MeV . Khi đó, tôi áp đóng góp của các kênh rã qua X17 với kênh dụng các bước tính giản đồ này như trong rã ra hạt vô hướng H là: [1], ta có vi phân của tốc độ phân rã là: X 256g 2 256g 2      1,2 107 g 2  1 H 15 sin 2n 15 2 61,74 2 2 4 8 M 3 d p1 3 d p2  2   4  P  p1  p2  4 d  2  2  E1 2  2  E2 3 3 2mn Như vậy, chúng ta thấy rằng nếu kênh rã 2 (ii) tồn tại, nghĩa là điều kiện khối lượng M p1 mH  1,102MeV thoả mãn, thì kênh rã (ii)  d (14) 32 2 mn 2 đóng vai trò chính trong các kênh rã khác Áp dụng gần đúng sau: kênh rã β và ta có thể bỏ qua các kênh rã qua X17. Tuy nhiên, do tốc độ phân rã này có thể  m  m   1 p1  1  2 2mn    mn  mnX  mH  2 2 n nX  mH   2 2 là tương đối đáng kể nên không thể chỉ đóng 1 góp 1%. Do đó, chúng tôi suy đoán rằng khả năng khả dĩ nhất là kênh rã số (ii) bị cấm, các  ~  mn  mnX   mH  2 2  2  (15)   kênh rã qua X17 đóng góp 1% vào phân rã Mặt khác, bình phương biên độ tán xạ là: neutron. Nếu ta có thể xác định được chính | M |2  g12Tr[( p1  mnX )( P  mn )] xác khối lượng của hạt H, đồng thời tìm được phương pháp kích thích neutron đến một mức  4 g12 mn   mnX  | p1 |2  mnX  2 g12 mn  mnX 2   2 (16) năng lượng tương đương, có thể sẽ xảy ra hiện tượng thời gian sống của neutron giảm Ta thu được tốc độ phân rã qua kênh (ii) là: đột ngột do xuất hiện kênh rã số (ii). Mặc dù   3 g12 mn  mnX rất khó để tiến hành, nhưng đây thực sự là m  2 H   mnX  mH 2 một khả năng vô cùng thú vị. 8 m 3 n n g 2 cos 4  n   5. TÀI LIỆU THAM KHẢO 2 ~ [ mn  mnX  mH ]1/2 2 (17)  [1] Phạm Tiến Dự, Nguyễn Mạnh Hùng. 2019. Áp dụng công thức (1,2,3) ta có: Tốc độ phân rã của neutron trong kênh rã 1/2 2 g 2 cos4  n mX  4  thông qua hạt photon tối X17. HNTN Đại H   2  1 học Thủy lợi, 18/11/2019.  2  sin 2 n  [2] Pham Tien Du et al. 2020. Decay of neutron 2 g 2 mX cos3  n with participation of light vector boson ~ (18)  2 sin  n X17. Journal of Physics: Conference Series 1506(2020)012004. Ở đây, ta đã sử dụng điều kiện [3] Phạm Tiến Dự. Áp dụng kỹ thuật khử thứ 4 / sin 2 2 n  1 như một hệ quả của thí nguyên trong kênh rã qua X17 của neutron. nghiệm ICP [5] và lấy gần đúng Taylor đến HNTN Đại học Thuỷ lợi 2021, 225-227. bậc 1. [4] Phạm Tiến Dự.2022. Tốc độ phân rã của neutron thông qua X17 trong các kênh rã Kết quả thí nghiệm của Tang [6] chứng mới trong lý thuyết DKKT. HNTN Đại học minh không tồn tại kênh rã ra cặp electron và Thuỷ lợi 2022, 214-216. phản electron, điều đó có thể được giải thích [5] Nguyen Ai Viet.2019. Extra dimension of bởi điều kiện trong lý thuyết DKKT là: space-time exposed by anomalies at low  mn  68 MeV / sin 2 n  2  1,102 MeV , energy. arXiv 1907-04517. [6] Tang el, 2018, Physical Review Letters, 121 có nghĩa là sin 2 n   61, 7 . 2 022505. 282