اثرات پس زمینه ی ناجابجایی بر بوزون های خنثی: برهم کنش های هیگز و قطبش فوتون

STUDENT

DEGREE

YEAR

In this thesis we probe the effect of Non-Commutative space-time as a background on interaction of elementary bosons of standard model including photon and Higgs. Considering Higgs and Yukawa parts of the Non-Commutative Standard Model (NCSM), we explore the NC-Action to derive all Feynman rules for couplings of the Higgs boson to electroweak gauge fields and fermions up to the first order of. Beyond the NC-correction of the most standard model vertices we find 27 new Feynman rules. Up to the first order of we find no vertex with only Higgs boson and electromagnetic photon. Moreover, considering NC-correction of dominant Higgs production and decay channels, the effect of Non-Commutative background on the only neutral particle of standard model is investigated. By estimating the NC-scale, the possibility of detecting NC effect on linear colliders is inquired. We demonstrate that if the NC-scale is 1TeV Higgs strahlung and weak boson fusion at the center of mass energy 1TeV the Non-Commutative effect likely would be detectable. Also, within decay channels, double Z-boson production above the threshold is the most probable mechanism within studied channels in this thesis. We show that at 1TeV Higgs strahlung with Z boson decay to neutrino and antineutrino is highly effective in Higgs production through W-boson fusion. Similarly, in Higgs production through Z-boson fusion, Higgs strahlung with Z boson decay to electron and positron is dominant. In addition, we include the earth rotational effect on Higgs strahlung to suggest the suitable latitude for construction of linear collider. Furthermore, we show that Compton scattering in presence of Non-Commutative background and scalar perturbation of metric, besides generating a circularly polarized microwave, can leads to a B-mode polarization for the CMB. While, in standard model of cosmology,B-mode polarization of the CMB can be generated due to the tensor perturbation of metric which is related to gravitational effects in the inflation epoch and scalar perturbation cannot explain B-mode polarization. Accordingly, for the NC-scale about 20TeV the order of B-mode and V-mode power spectrum are and , respectively. Both obtained power spectrum limit are in the range of the accuracy of observational data. y considering Compton scattering in Non-Commutative background we show that the Faraday conversion phase shift for the high-wavelength GRBs interactions with relativistic and non-relativistic particles is larger than short-wavelength. esides, we investigate the effects of the Non-Commutative background on the scattering of a linearly polarized laser beam from an intense beam of charged leptons. We show that in Non-Commutative energy scale 10TeV for a muon/electron beam fluxand a linearly polarized laser beam with energy 1eV and average power 1 MW, the generation rate of circularly polarized photons is about . Based on available technology for laser, this amount of rate is observable in laboratory.

دراین رساله به مطالعه اثرات فضازمان ناجابجایی به عنوان میدان پس‌زمینه‌ بر برهمکنش‌های بوزون‌های بنیادی مدل‌استاندارد از جمله فوتون و هیگز می‌پردازیم. برای این منظور بخش برهم‌کنش‌های هیگز و یوکاوای مدل‌استاندارد در حضور میدان پس‌زمینه‌ ناجابجایی براساس رهیافت سایبرگ-ویتن را مطالعه کردیم و تمامی جفت‌شدگی‌های هیگز با بوزون‌های پیمانه‌ای و فرمیون‌های مدل‌استاندارد تا مرتبه‌ی اول اختلال پارامتر ناجابجایی را به‌دست آوردیم. نشان دادیم افزون‌بر تصحیح اغلب راس‌های مدل‌استاندارد، 27 راس برهم‌کنشی جدید به‌دست می‌آید. نکته قابل ذکر، مشاهده نشدن جفت‌شدگی قابل ملاحظه‌ایی بین هیگز و فوتون تا مرتبه خطی است. هم‌چنین اثرات پس‌زمینه ناجابجایی بر کانال‌های اصلی و عمده‌ی تولید و واپاشی هیگز به عنوان تنها بوزون خنثیِ غیرپیمانه‌ای مدل‌ استاندارد را بررسی کردیم. نشان داده‌ایم از میان کانال‌های تولید بررسی شده در این رساله،امکان مشاهده اثرات ناجابجایی در کانال تولید تابش هیگز و تولید هیگز به‌همراه جفت نوترینو و پادنوترینو در انرژی مرکزجرم و پارامتر ناجابجایی 1TeV وجود دارد. هم‌چنین از میان کانال‌های واپاشی، اثرات ناجابجایی در کانال واپاشی هیگز به دو بوزون Z درهیگزهای که امکان تولید دو بوزون پیمانه‌ای حقیقی فراهم است، قابل آشکارسازی خواهد بود.افزون‌بر این نشان دادیم در تولید هیگز به همراه زوج نوترینو و پادنوترینو، سطح‌مقطع تابش هیگز با واپاشی بوزون Z به زوج نوترینو و پادنوترینواثر قابل ملاحظه‌ای دارد. به‌طور مشابه کانال تابش هیگز با واپاشی بوزون Z به زوج الکترون و پوزیترون در فرایند همجوشی بوزون ضعیف غالب است. به‌علاوه، با درنظر گرفتن اثرات چرخش زمین بر روی کانال غالب تولید تابش هیگز، با فرض جهت خاص برای بردار ناجابجایی، عرض‌ جغرافیایی مناسب برای ساخت برخورد دهنده‌ها جهت افزایش اثرات ناجابجایی را پیشنهاد می‌کنیم. بررسی اثرات ناجابجایی بر قطبش فوتون‌ها به‌خصوص فوتون‌های تابش زمینه کیهانی CMB بخش مهم دیگری از این رساله است. همان‌طور که می‌دانید در مدل‌استاندارد کیهان‌شناختی، پراکندگی کامپتون در حضور اختلال‌های اسکالری متریک قادر به تولید قطبش خطی مغناطیس‌گونه، قطبش مدB‌‌ و دایره‌ای نیست و قطبش خطی مد B فقط در حضور اختلال‌های تانسوری متریک تولید می‌شود. در حالی‌که ما نشان می‌دهیم پراکندگی کامپتون در حضور پس‌زمینه‌ی ناجابجایی و اختلال‌های اسکالری متریک، علاوه‌بر قطبش دایره‌ای، قطبش مد Bنیز تولید می‌کند. طیف توانی قطبش خطی مد Bرا برحسب طیفِ توانی قطبش دایره‌ای، مد V، به‌دست می‌آوریم. به‌این ترتیب طیفِ توانی مدB و طیفِ توانی مدB را در مقیاس 20TeV به‌ترتیب از مرتبه و تخمین می‌زنیم. انتظار می‌رود باتوجه به افزایش دقت اندازه‌گیری‌ها، گستره‌ی مقادیر به‌دست آمده برای هر دو طیف توانی ذکر شده قابل اندازه‌گیری باشد. هم‌چنین با مطالعه پراکندگی کامپتون فوتون‌های پرانرژیGRB و ذرات کیهانی، نشان می‌دهیم فاز تبدیل فارادی مربوط به پراکندگی فوتون‌‌های با طول موج بلندتر از ذرات نسبیتی و غیرنسبیتی بزرگ‌‌‌تراز پراکندگی از فوتون‌های با طول موج‌های کوچک است. افزون‌براین، اثرات پس‌زمینه‌ی ناجابجایی بر پراکندگی پرتو لیزر با قطبش خطی از پرتوِ پرانرژی یک لپتونِ باردار را بررسی می‌کنیم. نشان‌ می‌دهیم در مقیاس ناجابجایی 10TeV برای پرتو میونی/الکترونی با چگالی شار و پرتو لیزر با انرژی چندeV و توان متوسط MW، آهنگ تولید قطبش دایره‌ای در حد است که بااستفاده از فن‌آوری موجود این میزان قطبش دایره‌ای قابل اندازه‌گیری است. این آزمایش می‌تواند مقادیر پذیرفته شده برای پارامتر ناجابجایی را مورد بازنگری قرار دهد.