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Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.43.2020.tde-28052020-132129
Document
Author
Full name
Pedro Bittar Oliveira Souza
E-mail
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2020
Supervisor
Committee
Burdman, Gustavo Alberto (President)
Mercadante, Pedro Galli
Rosenfeld, Rogério
Title in Portuguese
Fenomenologia de teorias com um Higgs composto
Keywords in Portuguese
Dependência com o momento
Fator de Forma
Higgs Composto
Modelo Padrão.
Problema da Hierarquia
Abstract in Portuguese
O Modelo Padrão (MP) é uma descrição completa e bem testada das interações de partículas elementares. Contudo, quando se discute a estabilidade da escala eletrofraca (EW), a sua estrutura parece incompleta. Concretamente, ter um boson de Higgs leve não é atingível de maneira natural se existe física microscópica além da escala EW. Essa questão é o problema da hierarchia (PH). O boson de Higgs é o agente da quebra espontânea da simetria eletrofraca (EWSB), responsável pela origem das massas das paticulas elementares. Aqui, se a estrutura de simetrias do MP for mantida, o caráter elementar do Higgs vai, inevitavelmente, reintroduzir o PH. Embora o MP parametrize o mecanismo de Higgs, ele não oferece uma explicação dinâmica para EWSB, e consequentemente, causa o PH. Dar uma natureza composta para o Higgs pode resolver o PH e também dar um novo conteúdo dinâmico para EWSB. Essa proposta está no centro dos modelos do Higgs composto. Eles dão um contexto geral para extender o MP na escala dos $TeV$ e atacam diretamente o PH. Contudo, no que tange ao sinais experimentais da composição do Higgs, esses modelos podem falhar na sua descrição efetiva e local. Nosso objetivo é olhar para os sinais mais gerais do Higgs composto nos experimentos de colisor. A tarefa é encontrar uma maneira sistematica de incluir os efeitos de uma partícula composta na teoria e derivar meios para estudar a sua fenomenologia. No nosso trabalho, tivemos que restaurar completamente a dependência no momento de um Higgs composto, e estudamos os sinais desse caso por simulações. Aqui, encontramos modificações nas distribuições cinemáticas, que são típicas do cenário assumido. Se o Higgs é de fato composto, os seus efeitos devem começar a ser visíveis nas próximas fases do LHC.
Title in English
On the Phenomenology of Theories with a Composite Higgs
Keywords in English
Composite Higgs Models
Form Factor
Hierarchy Problem
Momentum Dependence
Standard Model
Abstract in English
The Standard Model (SM) is a complete and well-tested framework for describing elementary particles interactions. However, when discussing the stability of the Electroweak (EW) scale, it lacks theoretical grounding. More concretely, having a light Higgs boson is not naturally attainable if there is new microscopic physics above the EW scale. This issue is the hierarchy problem (HP) The Higgs boson is the agent of Electroweak Symmetry Breaking (EWSB), the origin of particles masses. Here, if the symmetry structure of the SM is maintained, the elementary nature of the Higgs inevitably introduces the HP. Even though the SM parametrizes the Higgs mechanism, it offers no dynamical explanation for EWSB and, consequently, causes the HP. Giving a composite nature to the Higgs can solve such a problem, while also providing EWSB with new dynamical content. Such a proposal is at the core of composite Higgs models (CHM). They provide a general framework for extending the SM at the $TeV$ scale, the aimed energy scales of the LHC, and to attack the HP. However, when it comes to the experimental signatures of compositeness itself, such models may lack in their effective local descriptions. Our objective is to look for general signs of compositeness in collider experiments. The task ahead is to find a systematic way of including compositeness effects while providing the means to study its phenomenology. Throughout our work, we have restored the full momentum dependence of compositeness via the form factor formalism and studied its phenomenological consequences through simulations. Here, we discovered changes in the shapes of kinematic distributions, that are typical of compositeness. If the Higgs is composite, such signatures should start to become apparent in the next stages of the LHC experiment.
 
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Publishing Date
2020-06-23
 
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