Phase Transitions in the Two-Higgs-Doublet Model with a Softly-Broken Z2 Symmetry
(2023) FYTK03 20231Department of Physics
Theoretical Particle Physics - Undergoing reorganization
- Abstract
- The two-Higgs-doublet model (2HDM) is an extension to the Standard Model which adds a second Higgs doublet. This extension provides freedom within the model, in comparison to the Standard Model, which makes it possible to study strong electroweak phase transitions. These can provide an explanation for the matter-antimatter asymmetry through the Sakharov conditions, three conditions that leads to creating this asymmetry in the early universe. Due to this, we are looking at phase transitions in the 2HDM extension to the Standard Model. This is done by using an effective field theory, dimensional reduction, that allows to study thermal effects in the model. Using this, a search is done which finds strong phase transitions for certain... (More)
- The two-Higgs-doublet model (2HDM) is an extension to the Standard Model which adds a second Higgs doublet. This extension provides freedom within the model, in comparison to the Standard Model, which makes it possible to study strong electroweak phase transitions. These can provide an explanation for the matter-antimatter asymmetry through the Sakharov conditions, three conditions that leads to creating this asymmetry in the early universe. Due to this, we are looking at phase transitions in the 2HDM extension to the Standard Model. This is done by using an effective field theory, dimensional reduction, that allows to study thermal effects in the model. Using this, a search is done which finds strong phase transitions for certain parameters. These results are compared to another method that has been previously used without finding a good similarity between the results for the different methods. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Efter upptäckten av Higgspartikeln vid CERN 2012 har alla partiklar i standardmodellen för partikelfysik upptäckts. En intressant frågeställning är då för vilka processor inom fysiken som standardmodellen är bristfällig och inte ger tillfredsställande svar. Fysik som försöker utvidga partikelfysiken till mer än standardmodellen i hoppet om att kunna ge svar på dessa frågor kallas fysik bortom standardmodellen. Ett exempel på en sådan typ av fysik är försöket till en förklaring på varför allt kring oss är materia medan antimateria är så otroligt sällsynt att det tog fysiker till 1900-talet att upptäcka det. Det här projektet undersöker en utvidgning av standardmodellen och om den har egenskaper som möjliggör en förklaring på detta fenomen... (More)
- Efter upptäckten av Higgspartikeln vid CERN 2012 har alla partiklar i standardmodellen för partikelfysik upptäckts. En intressant frågeställning är då för vilka processor inom fysiken som standardmodellen är bristfällig och inte ger tillfredsställande svar. Fysik som försöker utvidga partikelfysiken till mer än standardmodellen i hoppet om att kunna ge svar på dessa frågor kallas fysik bortom standardmodellen. Ett exempel på en sådan typ av fysik är försöket till en förklaring på varför allt kring oss är materia medan antimateria är så otroligt sällsynt att det tog fysiker till 1900-talet att upptäcka det. Det här projektet undersöker en utvidgning av standardmodellen och om den har egenskaper som möjliggör en förklaring på detta fenomen kring materia och antimateria.
Fysikern Andrei Sakharov ger en del av förklaringen till bristen på symmetri mellan materia och antimateria. Han lade fram tre krav som leder till processer i det tidiga universum som skapar denna asymmetri. Dessa krav är relaterade till partiklars egenskaper och flera av dem är inte möjliga att uppfylla inom standardmodellen. Detta motiverar att undersöka en utvidgning av standardmodellen för att möjliggöra den frihet, inom den utvidgade modellen, som behövs för att kunna möta dessa krav. Det krav som fokuseras på specifikt i detta projekt är att det tidiga universum inte ska vara i termisk jämvikt. Denna jämvikt råder i ett system när det inte sker någon transport av värme inom detta system vilket även gör att inga temperaturskillnader kan förekomma inom systemet.
Utvidgningen av standardmodellen som används i det här projektet är den så kallade tvåhiggsdubblet-modellen (2HDM) som, likt namnet antyder, har två Higgs dubbletter till skillnad från standardmodellen som enbart har en dubblett. Detta är av vikt eftersom den termiska jämvikten kan brytas av fasövergångar i Higgsmekanismen i det tidiga universumet. Dessa sker när universumet går från att ha en elektrosvag symmetri till att inte ha denna symmetri, symmetrin bryts. Detta symmetribrott är vad som ger massa till partiklar och kan även göra att det tidiga universum inte var i termisk jämvikt om fasövergången var stark. Styrkan på fasövergången beror på hur stor skillnad i energi det är från det symmetriska tillståndet till den brutna symmetrin. I standardmodellen är förändringen inte stor nog för att bryta den termiska jämvikten medan i 2HDM är det möjligt för den att vara stor nog för att bryta den termiska jämvikten.
Det här projektet undersöker fasövergångar inom 2HDM och om de är starka eller ej. Undersökningen av fasövergångar sker genom en metod, dimensionell reducering, vilket jämförs med andra metoder för att finna dessa fasövergångar. Eftersom det är starka fasövergångar som är intressanta för frågan om materia och antimateria är det dessa fasövergångar som fokus läggs på. Projektet finner starka fasövergångar för en del parametrar i 2HDM och jämför dessa resultat med andra metoder för att studera fasövergångar. (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9123896
- author
- Gustavsson, Filip LU
- supervisor
- organization
- course
- FYTK03 20231
- year
- 2023
- type
- M2 - Bachelor Degree
- subject
- keywords
- Particle Physics, Beyond Standard Model, Two-Higgs Doublet Model, 2HDM, Electroweak Phase Transitions, Strong First-order Phase Transition, Dimensional Reduction, CP-conserving, Softly broken Z2-symmetry
- language
- English
- id
- 9123896
- date added to LUP
- 2023-06-21 17:23:04
- date last changed
- 2023-08-30 15:02:57
@misc{9123896,
abstract = {{The two-Higgs-doublet model (2HDM) is an extension to the Standard Model which adds a second Higgs doublet. This extension provides freedom within the model, in comparison to the Standard Model, which makes it possible to study strong electroweak phase transitions. These can provide an explanation for the matter-antimatter asymmetry through the Sakharov conditions, three conditions that leads to creating this asymmetry in the early universe. Due to this, we are looking at phase transitions in the 2HDM extension to the Standard Model. This is done by using an effective field theory, dimensional reduction, that allows to study thermal effects in the model. Using this, a search is done which finds strong phase transitions for certain parameters. These results are compared to another method that has been previously used without finding a good similarity between the results for the different methods.}},
author = {{Gustavsson, Filip}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Phase Transitions in the Two-Higgs-Doublet Model with a Softly-Broken Z2 Symmetry}},
year = {{2023}},
}