Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Anomaly-free Froggatt-Nielsen extensions of the Standard Model with two Higgs doublets

Tellander, Felix LU (2018) FYTM03 20181
Department of Astronomy and Theoretical Physics - Undergoing reorganization
Theoretical Particle Physics - Undergoing reorganization
Abstract
In this Master thesis we extend the Standard Model with an additional $U(1)$ gauge group and an additional Higgs doublet with a lepton specific $\mathbb{Z}_2$ symmetry. This is used in a gauged version of the Froggatt-Nielsen mechanism to describe the observed masses and mixings among fermions. To reproduce these observables and satisfy the anomaly constraints posed by the new gauge symmetry methods from algebraic geometry are used. By introducing three right-handed neutrinos, an anomaly-free model reproducing the observed masses, PMNS matrix and Cabibbo mixing in the quark sector was found.
Popular Abstract (Swedish)
År 2012 hittade man Higgs boson vid LHC i CERN, den här partikeln är nyckeln för att beskriva hur partiklar får sina massor i standardmodellen. Vad vi fortfarande inte vet, är vilka massor partiklarna får. Detta måste mätas experimentellt och är inte något vi kan teoretiskt förutsäga. Det visar sig att de observerade massorna är vitt skilda, vi har allt från toppkvarkens massa: 172 GeV $\approx 3\cdot 10^{-25}$ kg till neutrinerna med en massa mindre än 1 eV $\approx 2\cdot 10^{-36}$ kg. För att försöka förklara varför de fundamentala partiklarnas massor är så olika använder vi den så kallade Froggatt-Nielsen mekanismen. Den här mekanismen bygger på att vi introducerar en ny typ av laddning som vi kallar flavonladdning. Precis som... (More)
År 2012 hittade man Higgs boson vid LHC i CERN, den här partikeln är nyckeln för att beskriva hur partiklar får sina massor i standardmodellen. Vad vi fortfarande inte vet, är vilka massor partiklarna får. Detta måste mätas experimentellt och är inte något vi kan teoretiskt förutsäga. Det visar sig att de observerade massorna är vitt skilda, vi har allt från toppkvarkens massa: 172 GeV $\approx 3\cdot 10^{-25}$ kg till neutrinerna med en massa mindre än 1 eV $\approx 2\cdot 10^{-36}$ kg. För att försöka förklara varför de fundamentala partiklarnas massor är så olika använder vi den så kallade Froggatt-Nielsen mekanismen. Den här mekanismen bygger på att vi introducerar en ny typ av laddning som vi kallar flavonladdning. Precis som elektrisk laddning gör att partiklar växelverkar med fotoner, vilket vi till vardags upplever som elektriska och magnetiska krafter, så gör flavonladdning att partiklarna växelverkar med vad vi kallar ett flavonfält. Om olika partiklar har olika flavonladdning kommer de växelverka olika mycket med flavonfältet. Partiklar med stor flavonladdning växelverkar mycket med flavonfältet och blir därför lättare än partiklar med mindre laddning som växelverkar mindre med fältet. På det här sättet kan vi förklara partiklarnas olika massor med att de har olika flavonladdning.

Vi vill inte bara hitta uppsättningar med flavonladdningar som ger de observerade massorna, utan det finns också ett teoretisk villkor som är att teorin måste vara fri från anomalier. Vad det här betyder är att det finns en uppsättning polynomekvationer som laddningarna behöver satisfiera för att modellen ska vara konsistent. I praktiken ser vi till att dessa villkor, tillsammans med de observerade massorna, blir uppfyllda genom att använda metoder från algebraisk geometri. Att hitta laddningsuppsättningar som både är anomalifria och ger de observerade massorna är svårt, vi utökar därför partikelinnehållet i standardmodellen till att innehålla en extra Higgsdublett och högerhänta neutriner. Med dessa tillägg är det möjligt att ha en anomalifri modell som reproducerar alla massor och nästintill all mixning i standardmodellen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Tellander, Felix LU
supervisor
organization
course
FYTM03 20181
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
report number
LU-TP 18-09
language
English
id
8956710
date added to LUP
2018-08-24 20:26:08
date last changed
2018-08-24 20:26:08
@misc{8956710,
  abstract     = {{In this Master thesis we extend the Standard Model with an additional $U(1)$ gauge group and an additional Higgs doublet with a lepton specific $\mathbb{Z}_2$ symmetry. This is used in a gauged version of the Froggatt-Nielsen mechanism to describe the observed masses and mixings among fermions. To reproduce these observables and satisfy the anomaly constraints posed by the new gauge symmetry methods from algebraic geometry are used. By introducing three right-handed neutrinos, an anomaly-free model reproducing the observed masses, PMNS matrix and Cabibbo mixing in the quark sector was found.}},
  author       = {{Tellander, Felix}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Anomaly-free Froggatt-Nielsen extensions of the Standard Model with two Higgs doublets}},
  year         = {{2018}},
}