Electroweak phase transition in theories beyond the Standard Model

Show full item record

Permalink

http://urn.fi/URN:ISBN:978-951-51-1274-3
Title: Electroweak phase transition in theories beyond the Standard Model
Author: Tenkanen, Tuomas
Contributor: University of Helsinki, Faculty of Science, Department of Physics
Helsinki Institute of Physics
Thesis level: Doctoral dissertation (article-based)
Abstract: Non-perturbative analysis provides the most accurate information about the properties of the electroweak phase transition in the Standard Model of particle physics. In this thesis, we initiate similar non-perturbative studies for three theories of physics beyond the Standard Model. Properties of the phase transition are important for both obtaining reliable predictions for potential gravitational wave background produced by this phase transition, and for viability of electroweak baryogenesis, that attempts to solve the problem of observed matter/antimatter asymmetry of the universe. In particular, we study three models with an extended Higgs sector: the Two-Higgs-Doublet Model, the real singlet and the real triplet extensions of the Standard Model. In all these models we have derived three-dimensional effective theories by using a method of high temperature dimensional reduction. The main result of this thesis is a set of dimensional reduction matching relations between parameters of effective theories and physical quantities in the aforementioned extensions of the Standard Model. In certain regions of parameter space for each model, we are able to perform a non-perturbative analysis simply by recycling lattice results obtained in the past. For a full analysis, new simulations are required, which goes beyond the scope of this thesis. In this thesis, we provide a brief introduction to the electroweak phase transition and electroweak baryogenesis. We then discuss both perturbative and non-perturbative approaches to the problem in greater detail. Finally, we summarise and discuss the results obtained so far, and outline future directions for research.Vuonna 2012 havaitun Higgsin bosonin löytymisen jälkeen uusien hiukkasten kokeellinen etsintä jatkuu ja hiukkasfysiikan standardimallin ns. Higgsin sektorin laajennukset ovat aktiivinen teoreettinen tutkimuskohde. Perustana olevan hiukkasfysiikan teorian tarkka rakenne on merkittävässä osassa varhaisessa maailmankaikkeudessa tapahtuneen sähköheikon faasimuunnoksen tutkimusta. Sähköheikon faasimuunnoksen ominaisuuksien tunteminen mahdollistaa tarkkojen kvantitatiivisten ennusteiden tekemisen faasimuunnoksessa mahdollisesti syntyneille gravitaatioaalloille, sekä sähköheikon baryogeneesin tutkimuksen. Viimeksi mainittu mekanismi pyrkii selittämään maailmankaikkeudessa havaitun aine-antiaine-epätasapainon, joka on yksi kosmologian suurista ratkaisemattomista ongelmista. Hilasimulaatioihin perustuva analyysi tarjoaa tarkimman informaation sähköheikön faasitransition ominaisuuksista. Osa tätä analyysiä on ns. dimensionaalinen reduktio, jossa täydelle hiukkasfysiikan mallille johdetaan korkean lämpötilan efektiivinen teoria. Tässä väitöskirjassa dimensionaalinen reduktio suoritetaan kolmelle eri hiukkasfysiikan standardimallin laajennukselle. Tutkielman päätulos ovat relaatiot efektiivisten teorioiden ja täyden teorian fysikaalisten suureiden välillä näissä malleissa. Nämä relaatiot muodostavat perustan tulevalle tutkimukselle, jossa faasimuunnoksen ominaisuuksia tutkitaan uusien hilasimulaatioiden avulla. Lisäksi tässä tutkielmassa annetaan lyhyt johdatus Sähköheikkoon faasimuunnokseen ja perehdytään tarkemmin sen tutkimuksessa käytettäviin eri metodeihin.
URI: URN:ISBN:978-951-51-1274-3
http://hdl.handle.net/10138/234140
Date: 2018-05-03
Subject:
Rights: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.


Files in this item

Total number of downloads: Loading...

Files Size Format View
Electrowea.pdf 1.551Mb PDF View/Open

This item appears in the following Collection(s)

Show full item record