Phenomenological exploration of flavored Grand Unification through high-scale matching and renormalization group flow
(2023) FYTM04 20231Department of Physics
Theoretical Particle Physics - Has been reorganised
- Abstract
- The phenomenological success of the Standard Model (SM), and its unification of the electromagnetic and weak forces has inspired the search for a Grand Unified Theory (GUT), that dynamically reduces to the SM at low energies. In this work, we consider one such GUT, based on the trinification model [SU(3)]³ with an additional local SU(2) family symmetry, that is then broken directly to the gauge symmetry group of the SM. We show that this model permits a great number of different effective field theories (EFTs), and we investigate the case for a three-Higgs-doublet model (3HDM) EFT that also contains a pair of leptoquarks (LQs). Through a simple scan over the parameter space, we find that there exists a few valid parameter space points... (More)
- The phenomenological success of the Standard Model (SM), and its unification of the electromagnetic and weak forces has inspired the search for a Grand Unified Theory (GUT), that dynamically reduces to the SM at low energies. In this work, we consider one such GUT, based on the trinification model [SU(3)]³ with an additional local SU(2) family symmetry, that is then broken directly to the gauge symmetry group of the SM. We show that this model permits a great number of different effective field theories (EFTs), and we investigate the case for a three-Higgs-doublet model (3HDM) EFT that also contains a pair of leptoquarks (LQs). Through a simple scan over the parameter space, we find that there exists a few valid parameter space points where the electroweak symmetry is broken radiatively, induced by the running of the model's parameters. After further investigation of these points, we find that the considered EFT can produce the correct quark mass hierarchy and Cabibbo angle. However, at tree-level, the EFT was unable to produce a quark mass spectrum or a CKM matrix in the vicinity to their currently accepted values. We conclude that future studies will require a more advanced scanning algorithm in order to find more valid parameter space points, before making further conclusions regarding the validity of the EFT in consideration. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Standardmodellen anses vara en av de mest lyckade teorierna inom modern vetenskap. Allt i vårt universum består av partiklar, och standardmodellen beskriver egenskaperna hos dessa partiklar samt hur de interagerar med varandra. Standardmodellen har visat sig överensstämma med experiment med en hög grad av precision. Trots detta finns det flera fenomen som standardmodellen inte har lyckats förklara, såsom mörk materia eller neutrinomassor. Sådana luckor i teorin har motiverat fysiker att skapa nya, mer övergripande teorier som ska förklara dessa luckor samt överensstämma med experiment minst lika bra som standardmodellen.
Många fysiker tror att dessa luckor kan förklaras med hjälp av nya partiklar och interaktioner som inte kan... (More) - Standardmodellen anses vara en av de mest lyckade teorierna inom modern vetenskap. Allt i vårt universum består av partiklar, och standardmodellen beskriver egenskaperna hos dessa partiklar samt hur de interagerar med varandra. Standardmodellen har visat sig överensstämma med experiment med en hög grad av precision. Trots detta finns det flera fenomen som standardmodellen inte har lyckats förklara, såsom mörk materia eller neutrinomassor. Sådana luckor i teorin har motiverat fysiker att skapa nya, mer övergripande teorier som ska förklara dessa luckor samt överensstämma med experiment minst lika bra som standardmodellen.
Många fysiker tror att dessa luckor kan förklaras med hjälp av nya partiklar och interaktioner som inte kan observeras på energiskalorna man utför experiment på idag. En så kallad "storförenad teori" är en sorts teori som förenar de elementära krafterna som standardmodellen beskriver till en enda kraft på högre energiskalor. För att en sådan teori ska vara framgångsrik så måste den både förklara luckorna i standardmodellen, men också återskapa strukturen av standardmodellen på lägre energiskalor.
I detta arbete presenteras ett exempel på en sådan storförenad modell. Vi undersöker hur dess symmetrigrupp bryts ned till symmetrigruppen av standardmodellen när energiskalan minskar. En symmetrigrupp är en matematisk formulering av de olika symmetrier som partiklar har i teori inom partikelfysik. Symmetrigruppen av en teori beskriver partiklarnas egenskaper samt hur de interagerar med varandra. Vi undersöker den så kallade trinifikationsmodellen och ser hur den kan förklara fenomenologin av standardmodellen. Vår storförenad modell beskrivs av en mängd olika parametrar, så slutligen söker vi efter värden för dessa parametrar som ska leda till resultat som överensstämmer med standardmodellen. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9122581
- author
- Tiblom, Hector LU
- supervisor
- organization
- course
- FYTM04 20231
- year
- 2023
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- keywords
- Grand Unification, GUT, trinification, spontaneous symmetry breaking, effective field theory, EFT, high-scale matching, renormalization group flow
- language
- English
- id
- 9122581
- date added to LUP
- 2023-06-12 08:30:11
- date last changed
- 2023-08-30 15:05:32
@misc{9122581,
abstract = {{The phenomenological success of the Standard Model (SM), and its unification of the electromagnetic and weak forces has inspired the search for a Grand Unified Theory (GUT), that dynamically reduces to the SM at low energies. In this work, we consider one such GUT, based on the trinification model [SU(3)]³ with an additional local SU(2) family symmetry, that is then broken directly to the gauge symmetry group of the SM. We show that this model permits a great number of different effective field theories (EFTs), and we investigate the case for a three-Higgs-doublet model (3HDM) EFT that also contains a pair of leptoquarks (LQs). Through a simple scan over the parameter space, we find that there exists a few valid parameter space points where the electroweak symmetry is broken radiatively, induced by the running of the model's parameters. After further investigation of these points, we find that the considered EFT can produce the correct quark mass hierarchy and Cabibbo angle. However, at tree-level, the EFT was unable to produce a quark mass spectrum or a CKM matrix in the vicinity to their currently accepted values. We conclude that future studies will require a more advanced scanning algorithm in order to find more valid parameter space points, before making further conclusions regarding the validity of the EFT in consideration.}},
author = {{Tiblom, Hector}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Phenomenological exploration of flavored Grand Unification through high-scale matching and renormalization group flow}},
year = {{2023}},
}