Geri Dön

Gauged and geometric vector fields at the mev scale

Mev ölçeğinde ayarlı ve geometrik vektör alanlar

  1. Tez No: 631251
  2. Yazar: BEYHAN PULİÇE
  3. Danışmanlar: PROF. DR. DURMUŞ ALİ DEMİR
  4. Tez Türü: Doktora
  5. Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
  6. Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
  7. Yıl: 2020
  8. Dil: İngilizce
  9. Üniversite: İzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü
  10. Enstitü: Lisansüstü Eğitim Enstitüsü
  11. Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
  12. Bilim Dalı: Fizik Bilim Dalı
  13. 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

  1. Studies on modified Newtonian dynamics and dark matter

    Modifiye Newton dinamiği ve karanlık madde üzerine çalışmalar

    CANAN NURHAN KARAHAN

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2016

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİzmir Yüksek Teknoloji Enstitüsü

    Fizik Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. DURMUŞ ALİ DEMİR

  2. A semiclassical kinetic theory of the Dirac particles

    Dirac parçacıklarının yarı klasik kinetik kuramı

    EDA KILINÇARSLAN

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. ÖMER FARUK DAYI

  3. Non-relativistic gravity in three-dimensions

    Üç boyutta göreli olmayan kütleçekim teorileri

    UTKU ZORBA

    Doktora

    İngilizce

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    PROF. DR. NEŞE ÖZDEMİR

  4. 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

    İngilizce

    2021

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik Üniversitesi

    Fizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÖZKAN

  5. Evolution of the hofstadter butterfly in a tunable optical lattice

    Hofstadter kelebeğinin ayarlanabilir optik örgülerdeki değişimi

    FIRAT YILMAZ

    Yüksek Lisans

    İngilizce

    İngilizce

    2015

    Fizik ve Fizik Mühendisliğiİhsan Doğramacı Bilkent Üniversitesi

    Fizik Ana Bilim Dalı

    DOÇ. DR. MEHMET ÖZGÜR OKTEL