Extending the Standard Model by a Dark and Visible Scalar Singlet
(2020) FYTK02 20201Theoretical Particle Physics - Undergoing reorganization
- Abstract
- In this thesis, we extend the Higgs sector of the Standard Model by two scalar singlets and impose a discrete Z2 symmetry on each of them, under which, both singlets are odd. One of the two scalar singlets will acquire a vacuum expectation value while the other one does not. This leads to one scalar field mixing with the SM-like Higgs field and one stable scalar singlet. Thus, three scalar bosons are present in this model, two of which have couplings to Standard Model particles while the third boson only gains couplings to the other two scalars. This third scalar is stabilized by the unbroken Z2 symmetry and is a viable dark matter candidate. Using an implementation of the model in MicrOMEGAs, a code for calculating dark matter... (More)
- In this thesis, we extend the Higgs sector of the Standard Model by two scalar singlets and impose a discrete Z2 symmetry on each of them, under which, both singlets are odd. One of the two scalar singlets will acquire a vacuum expectation value while the other one does not. This leads to one scalar field mixing with the SM-like Higgs field and one stable scalar singlet. Thus, three scalar bosons are present in this model, two of which have couplings to Standard Model particles while the third boson only gains couplings to the other two scalars. This third scalar is stabilized by the unbroken Z2 symmetry and is a viable dark matter candidate. Using an implementation of the model in MicrOMEGAs, a code for calculating dark matter observables, we study the relic density and compare it to the value observed by the Planck collaboration measurements. We discuss the impact of the model parameters on the relic density and the DM-nucleon scattering cross section and comment on resonance and threshold effects due to the additional scalar. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Den bästa teorin vi har om den subatomära världen kallas för ”Standardmodellen”. Standardmodellen beskriver de allra minsta partiklarna och deras interaktioner med varandra genom den elektromagnetiska svaga och starka kraften. Genom åren har Standardmodellen förutspått en rad av olika partiklar som har verifierats experimentellt. År 2012 upptäcktes den allra sista partikeln förutspådd av standardmodellen, den så kallade ”Higgs bosonen”. Standardmodellen är den mest framgångsrika teorin forskare har inom fysik men modellen har stora brister. En av bristerna är att Standardmodellen inte kan beskriva mörk materia som utgör ungefär 80 % av all materia i universum. Mörk materia tros inte interagera med ljus eller partiklarna i Standardmodellen... (More)
- Den bästa teorin vi har om den subatomära världen kallas för ”Standardmodellen”. Standardmodellen beskriver de allra minsta partiklarna och deras interaktioner med varandra genom den elektromagnetiska svaga och starka kraften. Genom åren har Standardmodellen förutspått en rad av olika partiklar som har verifierats experimentellt. År 2012 upptäcktes den allra sista partikeln förutspådd av standardmodellen, den så kallade ”Higgs bosonen”. Standardmodellen är den mest framgångsrika teorin forskare har inom fysik men modellen har stora brister. En av bristerna är att Standardmodellen inte kan beskriva mörk materia som utgör ungefär 80 % av all materia i universum. Mörk materia tros inte interagera med ljus eller partiklarna i Standardmodellen via elektromagnetiska- svaga- eller starka kraften, vilket gör det väldigt svårt att se mörk materia. Dock, interagerar mörk materia med andra partiklar via gravitationskraften och denna effekt kan forskare mäta genom att studera till exempel hur fort stjärnor färdas i omloppsbanan runt galaxer. En hypotes är att den största delen av mörk materia som finns i universum idag skapades kort efter Big Bang och genom att undersöka ljuset från Big Bang kan forskare härleda hur mycket mörk materia som finns i universum.
De senaste decennierna har fysiker försökt komma på en teori som kan beskriva mörk materia. Det finns flera olika utgångspunkter när man utvecklar en teori som ska kunna förklara mörk materia och ett lovande område är att lägga till partiklar i den så kallade Higgs sektorn i Standardmodellen. I denna kandidatuppsats jobbar vi med den så kallade ”The Two Real Singlet Model” vilket innebär att vi lägger till två skalära fält i Standardmodellen, vilket resulterar i en modell med tre ”Higgs Bosoner”. Två av dessa Bosoner interagerar med de andra partiklarna från Standardmodellen och en Boson interagerar bara med de andra Higgs Bosonerna, som är vår mörka partikel och en kandidat för mörk materia. Denna modell ger oss en prognos för hur mycket mörk materia som borde ha skapats efter Big Bang och vi jämför hur detta värde stämmer överens med det hur mycket mörk materia vi observerar i universum. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9024593
- author
- Fatah, Aram LU
- supervisor
- organization
- course
- FYTK02 20201
- year
- 2020
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- The two real singlet model, higgs boson, dark matter, beyond the standard model, bsm, scalar
- language
- English
- id
- 9024593
- date added to LUP
- 2020-07-09 14:17:18
- date last changed
- 2020-07-09 14:17:18
@misc{9024593,
abstract = {{In this thesis, we extend the Higgs sector of the Standard Model by two scalar singlets and impose a discrete Z2 symmetry on each of them, under which, both singlets are odd. One of the two scalar singlets will acquire a vacuum expectation value while the other one does not. This leads to one scalar field mixing with the SM-like Higgs field and one stable scalar singlet. Thus, three scalar bosons are present in this model, two of which have couplings to Standard Model particles while the third boson only gains couplings to the other two scalars. This third scalar is stabilized by the unbroken Z2 symmetry and is a viable dark matter candidate. Using an implementation of the model in MicrOMEGAs, a code for calculating dark matter observables, we study the relic density and compare it to the value observed by the Planck collaboration measurements. We discuss the impact of the model parameters on the relic density and the DM-nucleon scattering cross section and comment on resonance and threshold effects due to the additional scalar.}},
author = {{Fatah, Aram}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Extending the Standard Model by a Dark and Visible Scalar Singlet}},
year = {{2020}},
}