Tóm tắt luận án Tiến sĩ Vật lý: Nghiên cứu các hạt hyperon lạ (s, ss, sss) với rapidity 1.9 < y < 4.9 sinh ra trong va chạm pp năng lượng √ s ≥ 7 TeV trên thí nghiệm LHCb tại CERN

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN<br /> ———————————————<br /> <br /> NGUYỄN THỊ DUNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU CÁC HẠT HYPERON LẠ<br /> (s, ss, sss) VỚI RAPIDITY 1.9 < y < 4.9<br /> SINH RA TRONG VA CHẠM pp NĂNG<br /> √<br /> LƯỢNG s ≥ 7 TeV TRÊN THÍ NGHIỆM<br /> LHCb TẠI CERN<br /> <br /> Chuyên ngành: Vật lý nguyên tử<br /> Mã số: 62 44 01 06<br /> <br /> DỰ THẢO TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ VẬT LÝ<br /> <br /> Hà Nội - 2016<br /> <br /> 1<br /> <br /> Mở đầu<br /> Theo quan niệm chính thống hiện nay, vũ trụ có nguồn gốc từ vụ<br /> nổ lớn (Big Bang). Tại thời điểm ban đầu vũ trụ tồn tại ở trạng<br /> thái Quark-Gluon-Plasma (QGP), sau đó các quark kết hợp với nhau<br /> (hadronization) tạo ra các hadron (proton, neutron, . . .), hình thành<br /> lên các hạt nhân nguyên tử đầu tiên. Mặc dù chúng ta không thể<br /> thực hiện Big Bang trong phòng thí nghiệm để kiểm tra lý thuyết<br /> chính thống, những vụ nổ như vậy ở quy mô rất nhỏ có thể được tạo<br /> ra bằng cách va chạm các hạt (ion, proton) tại năng lượng cao. Như<br /> vậy lý thuyết vũ trụ học (thế giới vĩ mô) lại có cơ sở thực nghiệm<br /> dựa trên vật lý hạt cơ bản (thế giới vi mô).<br /> Máy gia tốc LHC thực hiện va chạm proton-proton (pp) tại năng<br /> lượng cao cỡ TeV cho phép khảo sát QGP tương đương với thời điểm<br /> khoảng 10−12 s sau Big Bang. Do chưa hiểu biết đầy đủ quá trình<br /> tạo ra quark trong tương tác mạnh lẫn quá trình hadronization, các<br /> nhà vật lý đành phải phát triển các mô hình hiện tượng luận nhằm<br /> giải thích các quá trình trên. Tuy nhiên các mô hình trên cho các<br /> kết quả không hoàn toàn tương thích với nhau nên cần được kiểm<br /> chứng bằng các kết quả thực nghiệm.<br /> Để góp phần nhỏ bé vào việc thu các kết quả thực nghiệm phục vụ<br /> mục đích trên, chúng tôi đã chọn nội dung đề tài: Nghiên cứu<br /> các hạt hyperon lạ (s, ss, sss) với rapidity 1.9 < y < 4.9<br /> √<br /> sinh ra trong va chạm pp năng lượng s ≥ 7 TeV trên<br /> thí nghiệm LHCb tại CERN nhằm đóng góp một phần kết<br /> <br /> 2<br /> <br /> quả thực nghiệm cho quá trình sinh ra các quark lạ bằng cách sử<br /> dụng số liệu ghi được trên thí nghiệm này.<br /> Các hyperon lạ được lựa chọn làm chủ đề nghiên cứu, bởi vì quark<br /> lạ s có khối lượng nhỏ nhất trong các quark nặng nên được sinh ra<br /> rất nhiều trong va chạm pp trên máy gia tốc LHC. Thêm vào đó,<br /> việc phân biệt quark s với năng lượng cao tương đối dễ dàng bởi<br /> vì chúng hoàn toàn mới được sinh ra, còn proton ban đầu chỉ chứa<br /> quark hoá trị u và d. So với các thí nghiệm trước đây như Tevatron<br /> và RICH, thí nghiệm LHCb thu nhận số liệu khi pp va chạm với<br /> nhau tại năng lượng cao hơn và luminosity lớn hơn (số liệu nhiều<br /> hơn, sai số thống kê giảm đi). Trong khi detector của hai thí nghiệm<br /> ATLAS và CMS là loại 4π cho phép ghi nhận tất cả các hạt bay ra<br /> sau va chạm, detector LHCb lại được chế tạo để tập trung đo các<br /> hạt được tạo ra ở phía trước với rapidity cao (2 - 4.9) nơi mà hai<br /> detector trên không thể đo được. Đây chính là ưu điểm đặc biệt của<br /> detector LHCb do sự sai lệch của các mô hình hiện tượng luận xảy<br /> ra chủ yếu ở vùng này.<br /> Mục đích của luận án<br /> Chúng tôi chỉ nghiên cứu các hyperon điển hình như Λ(s), Ξ−(ss),<br /> Ω−(sss) trong kênh phân rã chủ yếu của chúng. Mặc dù đây là các<br /> quá trình phân rã của ba hạt khác nhau, nhưng ở mức độ quark các<br /> kênh phân rã trên tương ứng với cùng một quá trình dịch chuyển<br /> quark s:<br /> s → u + W−<br /> - u+d<br /> +<br /> <br /> +<br /> <br /> Chúng tôi đo tỷ số phản hyperon/hyperon như Λ/Λ, Ξ /Ξ−, Ω /Ω−,<br /> <br /> 3<br /> <br /> và đặc biệt là tỷ số Ω/Ξ tại vùng rapidity cao nhằm kiểm định kết<br /> quả của các mô hình lý thuyết.<br /> Đối tượng và phạm vi nghiên cứu<br /> Luận án tập trung nghiên cứu các hạt hyperon Λ(s), Ξ−(ss), Ω−(sss)<br /> √<br /> sinh ra trong va chạm pp tại hai mức năng lượng s = 7 và 8 TeV<br /> được ghi nhận bởi thí nghiệm LHCb. Trong quá trình làm luận án,<br /> nghiên cứu sinh đã và đang trực tiếp tham gia vận hành thiết bị, thu<br /> thập số liệu thực nghiệm chung cho toàn thí nghiệm. Sau đó, nghiên<br /> cứu sinh tách từ số liệu chung ra phần số liệu chứa các sự kiện hyperon lạ nhằm phục vụ cho nghiên cứu riêng của mình. Để xác định<br /> các tiêu chuẩn lựa chọn sự kiện chứa hyperon lạ, ước tính hiệu suất<br /> của phương pháp phân tích, nghiên cứu sinh đã tham gia viết và sử<br /> dụng chương trình Monte Carlo của thí nghiệm LHCb với mục đích<br /> tạo ra các số liệu mô phỏng. Cả số liệu thật lẫn số liệu mô phỏng<br /> đều được phân tích bằng một chương trình chung cho phép xác định<br /> các tỷ số phản hyperon/hyperon và tỷ số hyperon(sss)/hyperon(ss)<br /> theo các đại lượng rapidity và PT .<br /> Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài<br /> Các thí nghiệm tại FermiLab (CDF, D0) và tại RHIC (Relativistic<br /> Heavy Ion Collider, Brookhaven Nat. Lab.) cũng như tại LHC (ATLAS, CMS, ALICE) đều tối ưu hoá detector của mình nhằm phục<br /> vụ mục đích nghiên cứu cụ thể nên chỉ có thể đo được các hạt tại<br /> vùng rapidity -2 < y < 2. Riêng detector LHCb được thiết kế đặc<br /> biệt để nghiên cứu các B hadron nên có thể đo được trong vùng<br /> rapidity cao 1.9 < y < 4.9, nơi mà các mô hình hiện tượng luận tiên<br /> <br />