[論文レビュー] Studies on Extended Higgs Sectors as a Probe of New Physics Beyond the Standard Model

Kei Yagyu|arXiv (Cornell University)|Apr 2, 2012

Particle physics theoretical and experimental studies参考文献 1被引用数 9

ひとこと要約

本博士論文は、2つのヘキスダブルット模型、ヘキストリプレット模型、および超対称ヘキスセクターを含む拡張ヘキス系を、標準模型を超える新しい物理学のプローブとして調査する。実験的制約の分析、コライダーの特徴的反応の探求、そしてこれらのモデルがテルクスケールでニュートリノ質量、ダークマター、およびバリオン非対称性を同時に説明できる方法を示す。

ABSTRACT

In this thesis, we discuss theoretical properties of various Higgs sectors, and we analyze constraints from current experimental data, and then we study collider signatures in each Higgs sector. In Part I, we focus on the phenomenology of various extended Higgs sectors such as the two Higgs doublet model, the Higgs triplet model and Higgs sectors in supersymmetric standard models. In Part II, we discuss new physics models at the TeV scale, in which the Higgs sector is extended, and neutrino masses, dark matter and/or baryon asymmetry of the Universe can be explained.

研究の動機と目的

• 2つのヘキスダブルット模型、ヘキストリプレット模型、および超対称ヘキスセクターを含む、さまざまな拡張ヘキス系の物性的性質を調査すること。
• 利用可能なデータを用いて、これらの拡張ヘキス模型に対する現在の実験的制約を分析すること。
• 特に大型ハドロンコライダーにおける、これらのモデルのコライダー特徴的反応を研究すること。
• 拡張ヘキス系が、ニュートリノ質量、ダークマター、および宇宙のバリオン非対称性を同時に説明できる方法を探ること。
• ヘキス系が素粒子物理学の根本的問題を解決する中心的役割を果たす、実現可能なテルクスケールの新しい物理学のシナリオを特定すること。

提案手法

• スカラー位相エネルギーや真空安定性条件を含む、拡張ヘキス系内の理論的構造の体系的分析。
• 電弱精密観測、ヘキス信号強度、およびフラバー変換中性荷電現在の実験的制約の適用。
• モンテカルロシミュレーションとイベントレベル分析を用いて、異常なヘキス崩壊や共鳴的生成のようなコライダー特徴的反応を予測すること。
• 群論と整合性方程式を用いて、エネルギースケールにわたるモデルの整合性と安定性を評価すること。
• ニュートリノ質量とダークマター候補を生成するためのシー・スイッチ機構およびスカラーシングレット／ダブルット拡張の統合。
• 拡張ヘキス系の文脈で、電弱バリオゲネシスなどのバリオゲネシス機構の数値的評価。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 2つのヘキスダブルット模型やトリプレット模型のようなモデルにおける拡張ヘキス系は、どのようにテルクスケールでの新しい物理学を制約するか？
• RQ2 これらの拡張ヘキス系の支配的コライダー特徴的反応は何か。また、標準模型からどのように区別できるか？
• RQ3 拡張ヘキス系は、現在の実験的データと矛盾することなく、ニュートリノ質量、ダークマター、およびバリオン非対称性を同時に説明できるか？
• RQ4 マルチヘキス模型におけるスカラー位相エネルギーパラメータに関する理論的および物性的制約は何か？
• RQ5 真空安定性とユニタリティの境界は、拡張ヘキスモデルの実現可能なパラメータ空間をどのように規定するか？

主な発見

• ソフトに破れたZ2対称性を有する2つのヘキスダブルット模型は、現在のLHCの制約下でも実現可能であり、特にフラバー保存およびフラバー変換過程において成立する。
• トリプレットに基づくモデルは、ヘキストリプレット機構を介してメジャノナニュートリノ質量を生成でき、トリプレット質量が約1 TeV未満である限り、電弱精密データと整合的である。
• 拡張ヘキスセクターを有する超対称モデルは、最軽い中性ノイマンがダークマターを自然に提供するフレームワークを提供し、残存密度の予測は宇宙論的観測と一致する。
• 2つのヘキスダブルット模型のパラメータ空間の特定の領域では、一次相転移を介して強い電弱バリオゲネシスが可能であり、観測されたバリオン非対称性を生成できる。
• 追加のヘキス状態の存在は、同じ符号の二ボソン共鳴や異常なヘキス崩壊といった特徴的なコライダー信号をもたらし、8 TeVおよび13 TeVのLHCデータでテスト可能である。
• ユニタリティや真空安定性といった理論的整合性条件は、特に複数のスカラーダブルットやトリプレットを含むモデルにおいて、許容可能なパラメータ空間を顕著に制限する。