Investigación

 

Quartic couplings, masses and thresholds in the basic extension of the Standard Model

 

S.R. Juárezⁱ, D. Moralesⁱ and P. Kielanowskiⁱⁱ

 

ⁱ Departamento de Física, Escuela Superior de Física y Matemáticas, Instituto Politécnico Nacional, U.P. "Adolfo López Mateos", México D.F. 07738, México. e-mail:rebeca@esfm.ipn.mx, Damoralesc@hotmail.com.

ⁱⁱ Departamento de Física, Centro de Investigación y Estudios Avanzados, Av. IPN2508, México, D.F. 07360, México. e-mail: kiel@fis.cinvestav.mx.

 

Received 10 December 2012
Accepted 23 May 2013

 

Abstract

The Standard Model (SM), despite of being phenomenologically extremely successful, presents some fundamental questions, like the big differences in the values of the masses of the quarks (hierarchy of masses), and the possible generation of flavour changing neutral currents (inspired by the evidence about the oscillations of neutrinos). Hints how these questions might be answered may be obtained by the study of the Higgs sector of models beyond the standard model. The simplest extension of the SM known as the two-Higgs-doublet-model (2HDM) involves a second Higgs doublet and predicts the existence of five scalar particles: three neutral (A⁰), (h⁰, H⁰) and two charged (H^±). In this paper we focus our attention on the basic results of the model, the masses of the five particles, and the theoretical constraints imposed by vacuum stability and the triviality principle. We address, on one side, the range of validity in the energy scale of the 2HDM by means of the renormalization group equations, and on the other, the consequences of a top/bottom Yukawa coupling unification, assuming that the hierarchy of the quark masses is atributted to the vacuum expectation values v₁ and v₂ of the Higgs fields and not to the Yukawa couplings.

Keywords: 2HDM Higgs masses; electroweak Higgs sector extensions; beyond standard model.

 

Resumen

A pesar de que el modelo estandar (SM) es extremadamente exitoso fenomenológicamente, presenta algunos interrogantes fundamentales, tales como la gran diferencia en los valores de las masas de los quarks (jerarquía de masas) y la posible generación de corrientes débiles que cambien el sabor (inspirada en la evidencia de las oscilaciones de neutrinos). Algunos indicios de cómo estos interrogantes pueden ser contestados podrían ser obtenidos mediante el estudio del sector de Higgs de modelos más allá del modelo estándar. La extensión más simple del SM, conocida como el modelo estándar con dos dobletes de Higgs (2HDM) involucra un segundo doblete y predice la existencia de cinco partículas escalares: tres neutras (A⁰), (h⁰, H⁰) y dos cargadas (H^±). En este trabajo enfocamos nuestra atención en los resultados básicos del modelo, las masas de las cinco partículas y las restricciones teóricas impuestas por las condiciones de estabilidad del vacío y el principio de trivialidad para determinar, por un lado el alcance en la escala de energías del 2HDM mediante las ecuaciones del grupo de renormalización, y por el otro, las consecuencias de una unificación de los acoplamientos de Yukawa de los sectores up/down de los quarks, asumiendo que la jerarquía de masas de los quarks es atribuíble, a los valores esperados en el vacío v₁ y v₂ de los campos de Higgs y no a los acoplamientos de Yukawa.

Descriptores: Masas Higgses 2HDM; sector Higgs electrodébil extendido; ampliación modelo estándar.

 

PACS: 12.15.-y; 12.60.Fr; 12.60.-i; 14.80.Cp.

 

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Acknowledgments

S.R.J.W. acknowledges partial support from projects SIP20120639-IPN and SIP20130588-IPN, also to EDI and Comisión de Operación y Fomento de Actividades Académicas (COFAA-IPN).

D.M. Beca del Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT) México.

P.K. Work was partly supported by Polish Ministry of Science and Higher Education Grant N N202 230337.

 

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