Title (eng)
A minimal extension of the Standard Model with classical scale-invariance
Parallel title (deu)
Eine minimale Erweiterung des Standardmodells mit klassischer Skaleninvarianz
Author
Gabriel Sommer
Advisor
Helmut Neufeld
Assessor
Helmut Neufeld
Abstract (deu)
In dieser Arbeit behandeln wir klassisch skaleninvariante Versionen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik mit zusätzlichen skalaren Freiheitsgraden. Spontane Symmetriebrechung und die Massen aller Elementarteilchen werden durch Quantenkorrekturen im effektiven Potential nach S. Coleman und E. Weinberg hervorgerufen. Mit dem Teilchenspektrum des Standardmodells ist es nicht möglich es als skaleninvariante Theorie mit Symmetriebrechung nach S. Coleman und E. Weinberg zu beschreiben, da das top-Quark eine sehr schwere Masse besitzt. Ein Weg dieses Problem zu umgehen und das Standardmodell als skaleninvariante Theorie zu beschreiben, ist das Hinzufügen einer beliebigen Anzahl skalarer Singuletts zum Teilchenspektrum des Standardmodelles. Wir betrachten Modelle, in denen lediglich ein reelles oder komplexes skalares Singulett hinzugefügt wird und konstruieren skalare Potentiale mit klassischer Skaleninvarianz. Wir berechnen das effektive Potential auf Einschleifenniveau nach der störungstheoretischen Herangehensweise von E. Gildener und S. Weinberg. Darüberhinaus fügen wir in jedem Modell eine beliebige Anzahl rechtshändiger Neutrinofelder hinzu, mit dem Ziel Neutrinomassen mit Hilfe des Seesaw-Mechanismus zu erklären. Abschließend untersuchen wir, ob die betrachteten Modelle störungstheoretisch beschrieben werden können. Aufgrund unserer Berechnungen ist das als letztes in dieser Arbeit betrachtete Modell - in dem wir ein komplexes skalares Singulett X hinzufügen und ein Potential betrachten, das invariant unter X geht über in X komplex konjugiert ist - geeignet, Neutrinos als massive Teilchen zu beschreiben und es sind alle Rechnungen auch störungstheoretisch durchführbar, wobei zumindest ein Skalarfeld eine schwere Masse im TeV-Bereich besitzt.
Abstract (eng)
In this thesis, we study classically scale-invariant versions of the Standard Model (SM) with additional scalar degrees of freedom. There, spontaneous symmetry breaking (SSB) and the generation of all particles' masses is induced by radiative corrections in the S. Coleman-E. Weinberg effective potential. Having just the particle spectrum of the SM, the SM cannot be described as a scale-invariant theory with SSB à la S. Coleman and E. Weinberg because of the large mass of the top-quark. One way to circumvent this problem is adding an arbitrary number of scalar singlets to the particle content of the SM. We consider models where either one real or complex scalar singlet is added and we construct tree-level scalar potentials in a classically scale-invariant way. We calculate the full effective potential up to one-loop order by means of the perturbative approach introduced by E. Gildener and S. Weinberg. In each model, we add an arbitrary number of right-handed neutrino fields with the aim to describe neutrinos as massive particles via the seesaw-mechanism. In the final step, we investigate if the considered models can be described in perturbation theory. From our calculations, we find that the last model in this thesis, where we add one complex scalar X singlet to the particle content of the SM and construct a scalar tree-level potential which is invariant under X going to X complex conjugated, accounts for both the introduction of massive neutrinos and the validity of perturbation theory with at least one massive scalar field with a mass in the TeV-range.
Keywords (eng)
scalar sector of SMHiggs physicsscale-invariancebeyond the SMextensions of SMColeman-Weinberg potentialspontaneous symmetry breakingneutrinos
Keywords (deu)
Skalarsektor des StandardmodellsHiggs PhysikSkaleninvarianzErweiterung des StandardmodellsColeman-Weinberg Potentialspontane SymmetriebrechungNeutrinos
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1340250
rdau:P60550 (deu)
65 Seiten : Diagramme
Number of pages
151
Association (deu)
Title (eng)
A minimal extension of the Standard Model with classical scale-invariance
Parallel title (deu)
Eine minimale Erweiterung des Standardmodells mit klassischer Skaleninvarianz
Author
Gabriel Sommer
Abstract (deu)
In dieser Arbeit behandeln wir klassisch skaleninvariante Versionen des Standardmodells der Elementarteilchenphysik mit zusätzlichen skalaren Freiheitsgraden. Spontane Symmetriebrechung und die Massen aller Elementarteilchen werden durch Quantenkorrekturen im effektiven Potential nach S. Coleman und E. Weinberg hervorgerufen. Mit dem Teilchenspektrum des Standardmodells ist es nicht möglich es als skaleninvariante Theorie mit Symmetriebrechung nach S. Coleman und E. Weinberg zu beschreiben, da das top-Quark eine sehr schwere Masse besitzt. Ein Weg dieses Problem zu umgehen und das Standardmodell als skaleninvariante Theorie zu beschreiben, ist das Hinzufügen einer beliebigen Anzahl skalarer Singuletts zum Teilchenspektrum des Standardmodelles. Wir betrachten Modelle, in denen lediglich ein reelles oder komplexes skalares Singulett hinzugefügt wird und konstruieren skalare Potentiale mit klassischer Skaleninvarianz. Wir berechnen das effektive Potential auf Einschleifenniveau nach der störungstheoretischen Herangehensweise von E. Gildener und S. Weinberg. Darüberhinaus fügen wir in jedem Modell eine beliebige Anzahl rechtshändiger Neutrinofelder hinzu, mit dem Ziel Neutrinomassen mit Hilfe des Seesaw-Mechanismus zu erklären. Abschließend untersuchen wir, ob die betrachteten Modelle störungstheoretisch beschrieben werden können. Aufgrund unserer Berechnungen ist das als letztes in dieser Arbeit betrachtete Modell - in dem wir ein komplexes skalares Singulett X hinzufügen und ein Potential betrachten, das invariant unter X geht über in X komplex konjugiert ist - geeignet, Neutrinos als massive Teilchen zu beschreiben und es sind alle Rechnungen auch störungstheoretisch durchführbar, wobei zumindest ein Skalarfeld eine schwere Masse im TeV-Bereich besitzt.
Abstract (eng)
In this thesis, we study classically scale-invariant versions of the Standard Model (SM) with additional scalar degrees of freedom. There, spontaneous symmetry breaking (SSB) and the generation of all particles' masses is induced by radiative corrections in the S. Coleman-E. Weinberg effective potential. Having just the particle spectrum of the SM, the SM cannot be described as a scale-invariant theory with SSB à la S. Coleman and E. Weinberg because of the large mass of the top-quark. One way to circumvent this problem is adding an arbitrary number of scalar singlets to the particle content of the SM. We consider models where either one real or complex scalar singlet is added and we construct tree-level scalar potentials in a classically scale-invariant way. We calculate the full effective potential up to one-loop order by means of the perturbative approach introduced by E. Gildener and S. Weinberg. In each model, we add an arbitrary number of right-handed neutrino fields with the aim to describe neutrinos as massive particles via the seesaw-mechanism. In the final step, we investigate if the considered models can be described in perturbation theory. From our calculations, we find that the last model in this thesis, where we add one complex scalar X singlet to the particle content of the SM and construct a scalar tree-level potential which is invariant under X going to X complex conjugated, accounts for both the introduction of massive neutrinos and the validity of perturbation theory with at least one massive scalar field with a mass in the TeV-range.
Keywords (eng)
scalar sector of SMHiggs physicsscale-invariancebeyond the SMextensions of SMColeman-Weinberg potentialspontaneous symmetry breakingneutrinos
Keywords (deu)
Skalarsektor des StandardmodellsHiggs PhysikSkaleninvarianzErweiterung des StandardmodellsColeman-Weinberg Potentialspontane SymmetriebrechungNeutrinos
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1340251
Number of pages
151
Association (deu)
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