Gauged and geometric vector fields at the mev scale
Mev ölçeğinde ayarlı ve geometrik vektör alanlar
- Tez No: 631251
- Danışmanlar: PROF. DR. DURMUŞ ALİ DEMİR
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2020
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
- Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 56
Özet
Bu tezde MeV ölçeğinde ayarlı ve geometrik vektör alanları iki ana bölümde çalıştık. Bu iki bölümün ana hatları kısaca aşağıdaki gibidir. İlk kısımda (Bölüm 2) , yakın zamandaki olağan dışı berilyum bozunumlarını her yönüyle açıklayan, minimum yeni alan içeren MeV ölçeğindeki bir sektör ile desteklemiş bir model oluşturduk. Uyarılmış berilyumun elektron-positron çiftine olağan dışı bozunumu $6.8~\sigma$ düzeyinde gözlemlendi. Bu proses 17-MeV'lik proto-phobic bir vektör bozonla açıklanmıştır. Bu tezde, bir $U(1)^\prime$ ayar bozonu $Z^\prime$ ve $U(1)^\prime$ altında yüklü Standard Model (SM) ayar simetrisi altında singlet olan bir $S$ skaler alanından oluşan, fermion ailelerinde evrensel olmayan bir $U(1)^\prime$ ele alıyoruz. SM kiral fermiyon ve skaler alaları $U(1)^\prime$ altında yüklüdür ve biz bu yüklerin anomaliden ari olmalarını sağlıyoruz. Cabibbo-Kobayashi-Maskawa (CKM) matrisi, $S$ tarafından sağlanan yüksek boyutlu Yukawa etkileşimleri ile doğru bir şekilde üretilmektedir. $Z^\prime$'ın birinci fermiyon jenerasyonuna olan vektör ve aksiyal-vektör akım kuplajları çeşitli deneylerden gelen tüm kısıtlamaları sağlamaktadır. $Z^\prime$ bozonu hiperyük ayar bozonu ile kinetik karışım yapabilir ve $S$ SM benzeri Higgs alanına doğrudan kuplaj yapabilir. Detaylı bir analiz ile gösterceğimiz üzere, $Z^\prime$'ın hiperyük ayar bozonu ile kinetik karışımı gözlemlenmiş olan berilyum anomalisini meydana getirir. Bulduğumuz o ki, berilyum anomalisi minimal yeni alan içeren MeV ölçeğindeki bir sektör ile her yönüyle açıklanabilir. Oluşturduğumuz bu minimal model çeşitli olağan dışı SM bozunumlarının tartışılabileceği bir yapıdadır. İkinci kısımda (Bölüm 3), hafif bir vektör parçacığın metrik-afin kütleçekiminden nasıl elde edilebileceğini ve eldeki karanlık madde verilerine ve kısıtlamalarına nasıl fit ettiğini gösterdik. Düz rotasyon eğrilerinden yapı oluşumuna kadar çeşitli olaylar için gerekli olan karanlık madde sadece nötral ve uzun ömürlü değil aynı zamanda bilinen maddeden oldukça izole gibi görünüyor. Burada gösteriyoruz ki metrik tensörü ve afin bağlantısını iki bağımsız alan olarak içeren minimal formdaki metrik-afin kütleçekimi dinamik olarak bilinen kütleçekim artı kütleli bir vektör alana indirgenir. Yalnızca quark, lepton ve kütleçekimle etkileşen $Y_\mu$ vektörü kütle aralığı $9.4\ {\rm MeV} < M_Y < 28.4\ {\rm MeV}$ aralığında iken nötral ve uzun ömürlüdür (evrenin yaşından daha uzun). Karanlık maddenin günümüz kıstlamalarından $60$ mertebe daha aşağıda olan nükleonlardan saçılma tesir kesiti doğrudan keşfedilmeye olanak sağlaması için çok fazla küçüktür. Bu özellik karanlık madde araştırmalarının nedenleri ve nasıllarına bir açıklama sağlamaktadır. Gösteriyoruz ki geometrik doğasından dolayı $Y_\mu$ skaler ve bozonlara kuplaj yapmamaktadır. $Y_\mu$ yalnızca fermiyonlara kuplaj yapmaktadır. $Y_\mu$'nün bu belirgin özelliği kendisini litertürdeki diğer tüm vektör karanlık madde adaylarından farklı kılar. Sunduğumuz geometrik karanlık madde sadece teorik açıdan minimal ve kendi içinde uyumlu değil aynı zamanda astrofiziksel olarak da öyledir, öyle ki zayıf etkileşen doğası uzun ömürlü olması için gerekli olan tek şeydir.
Özet (Çeviri)
In this thesis, we have studied gauged and geometric vector fields at the MeV scale in two main parts. The basic framework of these two parts are given briefly as follows. In the first part (Chapter \ref{chapter-U(1)}), we have built a family-nonuniversal $U(1)^\prime$ model populated by an MeV-scale sector with a minimal new field content which explains the recent anomalous beryllium decays. Excited beryllium has been observed to decay into electron-positron pairs with a $6.8~\sigma$ anomaly. The process is properly explained by a $17$ MeV proto-phobic vector boson. In this thesis, we consider a family-nonuniversal $U(1)^{\prime}$ that is populated by the $U(1)^{\prime}$ gauge boson $Z^\prime$ and a scalar field $S$. The kinetic mixing of $Z^\prime$ with the hypercharge gauge boson, as we show by a detailed analysis, generates the observed beryllium anomaly. We show that beryllium anomaly can be explained by an MeV-scale sector with a minimal new field content. In the second part (Chapter \ref{chapter-GDM}), we have shown how a light vector particle can arise from metric-affine gravity and how this particle fits the current data and constraints on the dark matter. We show that, metric-affine gravity , which involves metric tensor and affine connection as two independent fields, dynamically reduces, in its minimal form, to the usual gravity plus a massive vector field. The vector $Y_\mu$ is neutral and long-living when its mass range lies in the range $9.4\ {\rm MeV} < M_Y < 28.4\ {\rm MeV}$. Its scattering cross section from nucleons, which is some 60 orders of magnitude below the current bounds, is too small to facilitate direct detection of the dark matter. This property provides an explanation for whys and hows of dark matter searches. We show that due to its geometrical origin the $Y_\mu$ couples only to fermions. This very feature of the $Y_\mu$ makes it fundamentally different than all the other vector dark matter candidates in the literature. The geometrical dark matter we present is minimal and self-consistent not only theoretically but also astrophysically in that its feebly interacting nature is all that is needed for its longevity.
Benzer Tezler
- Studies on modified Newtonian dynamics and dark matter
Modifiye Newton dinamiği ve karanlık madde üzerine çalışmalar
CANAN NURHAN KARAHAN
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji EnstitüsüFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. DURMUŞ ALİ DEMİR
- A semiclassical kinetic theory of the Dirac particles
Dirac parçacıklarının yarı klasik kinetik kuramı
EDA KILINÇARSLAN
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ÖMER FARUK DAYI
- Non-relativistic gravity in three-dimensions
Üç boyutta göreli olmayan kütleçekim teorileri
UTKU ZORBA
Doktora
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. NEŞE ÖZDEMİR
- Unitarity analysis of three-dimensional N=3 chern-simons-like theories of gravity
2+1 boyutta chern-simons-gibi kütle cekim teorilerinin uniterlik analizi
SİNAN SEVİM
Yüksek Lisans
İngilizce
2021
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÖZKAN
- Evolution of the hofstadter butterfly in a tunable optical lattice
Hofstadter kelebeğinin ayarlanabilir optik örgülerdeki değişimi
FIRAT YILMAZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2015
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MEHMET ÖZGÜR OKTEL