Tìm hiểu về vi phạm đối xứng CP

8/4/2014
1
Khoá luận tốt nghiệp
Giáo viên hướng dẫn : Nguyễn Mậu Chung.
Sinh viên thực hiện : Trương Thị Thái.
Hà nội, Tháng 6 năm 2010.
Đề tài
Tìm hiểu vi phạm CP trong hệ B meson trung hòa
8/4/2014
2
1. Vi phạm CP.
2. Ma trận CKM.
3. Tam giác unita.
4. Quark b.
5. Hệ B meson trung hòa.
6. Bất đối xứng CP .
7. Kết luận.
Nội dung:
ACP(t)
8/4/2014
3

: biến đổi P (chẵn lẻ): (x,y,z) → (-x,-y,-z)
Năm1956, C. S Wu et at, đo phân rã Co60 tại 0.01K trong từ trường mạnh B kết luận vi phạm P trong tương
tác yếu.
: biến đổi C: hạt phản hạt.
Vào năm 1958, Goldhaber et al đo neutrino helicity. Kết
quả chỉ thấy neutrino quay trái => Vi
phạm C trong tương tác yếu.
Vi phạm C và P:
Vi phạm C
Vi phạm P
8/4/2014
4
: Biến đổi CP kết hợp của biến đổi C và P.
Năm 1964, phát hiện vi phạm CP trong hệ̣ Kaon trung hòa.
Năm 2001, phát hiện vi phạm CP trong hệ̣ B_meson trung hòa.
Vi phạm CP:
Vi phạm CP
8/4/2014
5

:





Các phần tử là xác suất chuyển dời giữa các quark. Xác định từ phân rã thực nghiệm. Như Vud từ phân rã
hạt nhân β.




Ma trận CKM:
Cabibbo, Kobayashi và Maskawa đã đưa ra ma trận để tìm hiểu vi phạm CP (ma trận CKM)
3 thế hệ quark ma trận CKM 4 tham số ( 3 thưc và 1 phức quyết định vi phạm CP)
8/4/2014
6
Hình1 .Sự kết nối CP quá trình tương tác dòng quark tich điện trong mô hình chuẩn.
Ma trận CKM:
W-
W+
8/4/2014
7
Có nhiều phương pháp tham số hóa.
Cách tiện lợi cho lý thuyết là hệ tham số chuẩn
Cách tiện dùng trong thực nghiệm là tham số hóa theo phương pháp của Wolfenstein

Lấy sai số ta có
Ma trận CKM (tham số Wolfenstein):
8/4/2014
8
Tam giác unita:
Hình 2. Tam giác unita của ma trận CKM
Rb
Re
1
0
β
α
γ
Im
Do điều kiện unita => có 6 phương trình trực giao được gắn với 6 tam giác trong mặt phẳng phức. Ví dụ:
Rt
Diện tích tam giác đánh giá mức độ vi phạm CP.
8/4/2014
9
Quark b (quark bottom hay beauty)
+ Thế hệ thứ 3
+ Điện tích -1/3.
+ Tham gia tất cả các tương tác.
+ Khối lượng 4.20 → 4.68 GeV.
+ Khám phá vào năm 1977, từ phòng thí nghiệm Fermilab bởi Leon M.Lederman.
+ Quark b là quark quan trọng và dễ để tìm hiểu vi phạm CP. Trong ma trận CKM các phần tử gồm Vub, Vcb và Vtb.

Quark b:
8/4/2014
10
B meson gồm 1 quark b với 1antiquark (u, d, c, s).
Hệ B meson gồm meson tích điện (±1) và meson trung hòa.
Trong hệ này thì hiện tượng quan trọng nhất là sự pha trộn q Є {d,s}. Là hiện tương biến đổi qua lại của
và .
Thời điểm t thì trạng thái của là hàm tuyến tính trạng thái của và ở thời điểm trước đó:


Hệ B meson trung hòa (I):
8/4/2014
11
Sau khi giải phương trình Schrodinger ta được:




Với trị riêng tương ứng là



trong đó






Hệ B meson trung hòa (II):
8/4/2014
12
và

theo thời gian
Hình 3. Biểu diễn sự̣ thay đổi cường độ
trong sự pha trộn của
Hệ B meson trung hòa (III):
8/4/2014
13
+ Tính toán đưa ra công thức tốc độ phân rã phụ thuộc vào thời gian của hoặc với trạng thái cuối cùng :




tương tự khi trạng thái cuối cùng :
Hệ B meson trung hòa (IV):
8/4/2014
14
Từ tốc độ phân rã , tính toán đưa ra bất đối xứng CP phụ thuộc thời gian:
Bất đối xứng CP (I):
8/4/2014
15
Bất đối xứng gian phu thuộc vào hai tham số, thứ nhất
và .
Để xác định bất đối xứng CP cần biết hai tham số này. Phải sử dụng ít nhất hai kênh phân rã để xác định chúng.
Ví dụ: có thể sử dụng hai phân rã sau:





Bất đối xứng CP (II):
+ Nếu q = d ta có:
8/4/2014
16
Hình 4 : Biểu diễn sự phụ thuộc của bất đối xứng CP vào thời gian.
Bất đối xứng CP (II):
8/4/2014
17
Vi phạm CP phát hiện hệ Kaon trung hòa (1964) và trong hệ B meson trung hòa (2001) .
Đây là vấn đề đang được quan tâm trong vũ trụ học.
Trong khóa luận, em tìm hiểu về mặt lý thuyết vi phạm CP trong hệ B meson trung hòa. Và đưa ra công thức bất đối xứng CP theo thời gian phụ thuộc vào hai tham số. Hiện nay LHC đang tiến hành đo những tham số này.
Do hạn chế về thời gian và kiến thức nên khóa luận của em còn nhiều thiếu xót, kính mong nhận được nhân xét của thầy cô để khóa luận được hoàn thiên.
Kết luận
8/4/2014
18
Đầu tiên em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong hội đồng khóa luận và các thầy cô trong khoa đã tạo điều kiện cho em hoàn thành báo cáo tốt nghiệp.
Đặc biệt em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Mậu Chung trực tiếp hướng dẫn, giúp đỡ em trong thời gian học tập và làm khóa luận.
Em xin chân thành cảm ơn gia đình, bạn bè đã quan tâm , động viên và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tấp và hoàn thành khóa luận.
Em xin cảm ơn!
Lời cảm ơn