Advanced

U(1) Froggatt-Nielsen model for quark mass hierarchy in 2HDM

Book, Johan LU (2016) FYTK02 20161
Department of Astronomy and Theoretical Physics
Theoretical Particle Physics
Abstract
One approach to understanding the observed hierarchy in quark masses is by using the Froggatt-Nielssen mechanism. In this model new exotic (and presumable yet undetected) particles are introduced. By forcing the particles of the Standard Model to interact with the postulated particles it is possible to create a mass suppression mechanism which can explain the observed quark mass relations.

The mechanism is studied in a 2-Higgs-doublet model without any restricting symmetries other than CP-conservation. A danger with such an approach is flavor changing neutral currents at tree level in the Higgs sector - which yet are unobserved. Whether the mechanism can be used to explain mass ratios, the CKM-matrix for quark mixing and the absence of... (More)
One approach to understanding the observed hierarchy in quark masses is by using the Froggatt-Nielssen mechanism. In this model new exotic (and presumable yet undetected) particles are introduced. By forcing the particles of the Standard Model to interact with the postulated particles it is possible to create a mass suppression mechanism which can explain the observed quark mass relations.

The mechanism is studied in a 2-Higgs-doublet model without any restricting symmetries other than CP-conservation. A danger with such an approach is flavor changing neutral currents at tree level in the Higgs sector - which yet are unobserved. Whether the mechanism can be used to explain mass ratios, the CKM-matrix for quark mixing and the absence of flavor changing currents is investigated with focus on U(1)-symmetries for the interaction between particles of the Standard Model and the new particles. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Universum består utav mycket små byggstenar vilka kallas elementarpartiklar. Varje sådan partikel har speciella egenskaper. Ett exempel är ljus, vilket egentligen är ljuspartiklar som kallas \textit{fotoner}, vilka färdas med ljushastigheten. Ett annat är elektricitet vilket är \textit{elektroner} i rörelse. En av elektronernas egenskaper är att de har en negativ elektrisk laddning.

En fråga som många fysiker ställer är varför har vissa partiklar massa; varför är alla inte masslösa som ljuset är? Den vedertagna lösningen är att det finns ytterligare en partikel, Higgspartikeln, vilken har som egenskap att den ger vissa andra partiklar massa.

Några av de vanligaste elementarpartiklarna är kvarkarna, vilka tillsammans med... (More)
Universum består utav mycket små byggstenar vilka kallas elementarpartiklar. Varje sådan partikel har speciella egenskaper. Ett exempel är ljus, vilket egentligen är ljuspartiklar som kallas \textit{fotoner}, vilka färdas med ljushastigheten. Ett annat är elektricitet vilket är \textit{elektroner} i rörelse. En av elektronernas egenskaper är att de har en negativ elektrisk laddning.

En fråga som många fysiker ställer är varför har vissa partiklar massa; varför är alla inte masslösa som ljuset är? Den vedertagna lösningen är att det finns ytterligare en partikel, Higgspartikeln, vilken har som egenskap att den ger vissa andra partiklar massa.

Några av de vanligaste elementarpartiklarna är kvarkarna, vilka tillsammans med elektronerna bygger upp atomerna - det som vi huvudsakligen består utav. Det finns sex olika sorters kvarkar. Förhållandet mellan de olika kvarkarnas massor skiljer sig kraftigt ifrån varandra - vilket ännu inte har någon vedertagen förklaring.

Ett förslag till en förklaring av dessa förhållanden är \textit{Froggatt-Nielsen mekanismen}. Tanken bakom denna mekanism är att man antar att det existerar ett flertal oupptäckta partiklar vilka interagerar på ganska specifika sätt, till exempel med kvarkarna.

Vad är standard modellen?
Det finns många förslag på teorier som går bortom Standardmodellen. Ett sådant förslag är supersymmetri vilken säger att för varje partikel vi känner till finns det ytterligare en oupptäckt partikel; dess supersymmetriska partner. För att supersymmetri ska kunna fungera krävs flera nya Higgspartiklar. Ett problem med att införa fler Higgspartiklar är det kan uppstå \textit{smakändrande strömmar} vilket betyder att en kvark kan övergå till en annan kvark på ett sätt som ännu inte har observerats.

Detta arbete undersöker olika sätt att konstruera en Froggatt-Nielsen mekanism och hur stora de smakändrande strömmarna blir i modellen. Modellen jämförs med experimentella data. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Book, Johan LU
supervisor
organization
course
FYTK02 20161
year
type
M2 - Bachelor Degree
subject
keywords
2HDM, Froggatt, Nielsen, quark mass hierarchy
report number
30
language
English
id
8887499
date added to LUP
2016-08-25 13:50:38
date last changed
2016-11-15 13:47:34
@misc{8887499,
  abstract     = {One approach to understanding the observed hierarchy in quark masses is by using the Froggatt-Nielssen mechanism. In this model new exotic (and presumable yet undetected) particles are introduced. By forcing the particles of the Standard Model to interact with the postulated particles it is possible to create a mass suppression mechanism which can explain the observed quark mass relations.

The mechanism is studied in a 2-Higgs-doublet model without any restricting symmetries other than CP-conservation. A danger with such an approach is flavor changing neutral currents at tree level in the Higgs sector - which yet are unobserved. Whether the mechanism can be used to explain mass ratios, the CKM-matrix for quark mixing and the absence of flavor changing currents is investigated with focus on U(1)-symmetries for the interaction between particles of the Standard Model and the new particles.},
  author       = {Book, Johan},
  keyword      = {2HDM,Froggatt,Nielsen,quark mass hierarchy},
  language     = {eng},
  note         = {Student Paper},
  title        = {U(1) Froggatt-Nielsen model for quark mass hierarchy in 2HDM},
  year         = {2016},
}