Skip to main content

LUP Student Papers

LUND UNIVERSITY LIBRARIES

Exploring a Two Higgs Doublet Model with a U(1) Family Symmetry and a Complex Singlet

Nowak, Michal LU (2021) FYTM03 20211
Department of Astronomy and Theoretical Physics
Abstract
In this project a two Higgs doublet model with a complex singlet and an extra family symmetry providing a mechanism for suppression of flavor changing neutral currents is explored. The goal is to investigate the phenomenological consistency of the model using a custom software framework. To this end, the scalar and Yukawa sectors of this extension of the Standard Model are explored in detail. The corresponding mass spectra, vacuum stability conditions and mixing matrices are presented. An inversion procedure, relating a subset of couplings to physical masses and mixing angles, for both the scalar and the quark Yukawa sector is implemented. In the search for phenomenologically viable parameter space regions, the Higgs alignment limit is... (More)
In this project a two Higgs doublet model with a complex singlet and an extra family symmetry providing a mechanism for suppression of flavor changing neutral currents is explored. The goal is to investigate the phenomenological consistency of the model using a custom software framework. To this end, the scalar and Yukawa sectors of this extension of the Standard Model are explored in detail. The corresponding mass spectra, vacuum stability conditions and mixing matrices are presented. An inversion procedure, relating a subset of couplings to physical masses and mixing angles, for both the scalar and the quark Yukawa sector is implemented. In the search for phenomenologically viable parameter space regions, the Higgs alignment limit is relaxed while the Yukawa textures are allowed to take the most general complex values allowed by the symmetries. The phenomenological consistency of the model is investigated in the numerical analysis by comparing candidate points to experimental data from quark flavor violating processes and Higgs searches as well as vetoing any points that do not obey the limits set by electroweak precision observables. To facilitate the numerical analysis, a computer program utilizing several publicly available codes (SARAH, SPheno, HiggsBounds, HiggsSignals, flavio, FlavorKit) is constructed and run on a computer cluster. The results show that a symmetry-induced suppression of the flavor changing neutral currents takes place in the quark sector and the model survives the most stringent phenomenological constraints. (Less)
Popular Abstract (Swedish)
Den så kallade standardmodellen har länge betraktats som en av den moderna vetenskapens triumfer, tack vare dess oerhört exakta förutsägelser, som gång på gång har verifierats av experiment. Men från dess begynnelse har den alltid varit inkomplett: inte nog med att gravitationen, den kraft som vi människor är mest bekanta med, inte ens inkluderas i den så har olika, tidigare okända fenomen blivit upptäckta som standardmodellen inte kan förklara. Vidare, så finns det fenomen som trots att de ryms inom standardmodellen, inte kan förklaras på ett tillfredsställande sätt. Exempelvis finns det en mekanism för att generera kvarkarnas massor, men varför de olika kvarkarna har just de massor de har har ingen egentlig föklaring.
I jakt på nya... (More)
Den så kallade standardmodellen har länge betraktats som en av den moderna vetenskapens triumfer, tack vare dess oerhört exakta förutsägelser, som gång på gång har verifierats av experiment. Men från dess begynnelse har den alltid varit inkomplett: inte nog med att gravitationen, den kraft som vi människor är mest bekanta med, inte ens inkluderas i den så har olika, tidigare okända fenomen blivit upptäckta som standardmodellen inte kan förklara. Vidare, så finns det fenomen som trots att de ryms inom standardmodellen, inte kan förklaras på ett tillfredsställande sätt. Exempelvis finns det en mekanism för att generera kvarkarnas massor, men varför de olika kvarkarna har just de massor de har har ingen egentlig föklaring.
I jakt på nya teorier som kan både förklara fenomen som standardmodellen inte kan och samtidigt inte motsäga dess bekräftade förutsägelser, har olika utvidgningar av standardmodellen föreslagits. I den här uppsatsen utforskas en sådan utvidgning. I den, har standardmodellen berikats med extra Higgspartiklar vilka har en relativt stor potential att både kunna upptäckas inom snar framtid och att samtidigt förklara vissa av de mysterier som fortfarande plågar denna gren av fysiken. För att utröna om denna modell är värd att lägga ner mer tid på, har vi genomfört en datoranalys vars syfte har varit att undersöka om denna modell kan rymmas inom experimentellt etablerade gränsvärden. Datoranalyser av den här sorten består av enorma mängder ”gissande” av numeriska värden av modellens parametrar som, även för kraftfulla datorer, kan ta dagar om inte veckor. För att effektivisera denna procedur, har vi inom det här projektet tillämpat olika metoder vars syfte har varit att maximera antalet tidigt avvisade gissade värden på parametrarna. Resultaten visar på att det finns, i denna utvidgning av standardmodellen, parametervärden som både leder till intressant fysik och som inte strider mot experimentellt etablerade gränsvärden. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
Nowak, Michal LU
supervisor
organization
course
FYTM03 20211
year
type
H2 - Master's Degree (Two Years)
subject
keywords
Two Higgs Doublet Model, Complex Singlet Extension, Phenomenology, Physics Beyond the Standard Model, Branco-Grimus-Lavoura Model
language
English
id
9066725
date added to LUP
2021-10-25 16:31:59
date last changed
2021-10-25 16:31:59
@misc{9066725,
  abstract     = {{In this project a two Higgs doublet model with a complex singlet and an extra family symmetry providing a mechanism for suppression of flavor changing neutral currents is explored. The goal is to investigate the phenomenological consistency of the model using a custom software framework. To this end, the scalar and Yukawa sectors of this extension of the Standard Model are explored in detail. The corresponding mass spectra, vacuum stability conditions and mixing matrices are presented. An inversion procedure, relating a subset of couplings to physical masses and mixing angles, for both the scalar and the quark Yukawa sector is implemented. In the search for phenomenologically viable parameter space regions, the Higgs alignment limit is relaxed while the Yukawa textures are allowed to take the most general complex values allowed by the symmetries. The phenomenological consistency of the model is investigated in the numerical analysis by comparing candidate points to experimental data from quark flavor violating processes and Higgs searches as well as vetoing any points that do not obey the limits set by electroweak precision observables. To facilitate the numerical analysis, a computer program utilizing several publicly available codes (SARAH, SPheno, HiggsBounds, HiggsSignals, flavio, FlavorKit) is constructed and run on a computer cluster. The results show that a symmetry-induced suppression of the flavor changing neutral currents takes place in the quark sector and the model survives the most stringent phenomenological constraints.}},
  author       = {{Nowak, Michal}},
  language     = {{eng}},
  note         = {{Student Paper}},
  title        = {{Exploring a Two Higgs Doublet Model with a U(1) Family Symmetry and a Complex Singlet}},
  year         = {{2021}},
}