Quebra dinâmica de simetria no modelo standard para a formação de um Higgs composto

Abstract

The subject of this thesis (Dynamic Symmetry Break in the Standard Model for the formation of a composite Higgs), is the viability of an interaction between quarks and antiquarks of the type NJL for reinterpretation of the Higgs as a particle with internal structure of heavy quark and antiquark (top, bottom). This will establish a parallelism between the Higgs and the sigma meson of the NJL. The NJL model describes the dynamic breaking of the chiral symmetry at the 1 GeV scale, with the formation of a nonzero condensation of quarks, giving mass to the quarks and generating Goldstone modes and the mass of the sigma meson. In the case of the Standard model, it is hypothesized that the electroweak symmetry will be dynamically broken with the formation of a non-zero condensate for the top quark, and its mass generation. As in the Standard model, this condensate will give mass to the W and Z electroweak bosons and the Goldstone modes will be converted into states of longitudinal polarization of the same. The scalar-isoscalar mode will be the Higgs. In this thesis will be formulated the Lagrangian with the interaction of four quarks suitable for the electroweak symmetry and will be obtained the conditions that lead in the Higgs sector to the couplings of the interaction Yukawa to the family of heavy quarks. The gap equations and the mass of the scalars will be calculated and the Goldstone theorem verified. This study will be the basis for possible extensions of the model to more complex interactions, such as eight quarks, which will probably be necessary to obtain the empirical values of the mass of the top quark and Higgs boson.

Relativamente ao tema em destaque “Quebra Dinâmica de Simetria no Modelo Standard para a formação de um Higgs composto”, estudaremos a viabilidade duma interação entre quarks e antiquarks do tipo NJL para reinterpretação do Higgs como uma partícula com estrutura interna de quark e antiquark pesados (top, bottom). Isto permitirá estabelecer um paralelismo entre o Higgs e o mesão sigma do NJL. O modelo NJL descreve a quebra dinâmica da simetria quiral à escala de 1 GeV, com formação dum condensado não nulo de quarks, dando massa aos quarks e gerando modos de Goldstone (piões) e a massa do mesão sigma. No caso do modelo Standard coloca-se a hipótese de a simetria eletrofraca ser quebrada dinamicamente com formação dum condensado não nulo para o quark top, e geração da sua massa. Como no modelo Standard, este condensado dará massa aos bosões eletrofracos W e Z e os modos de Goldstone serão convertidos em estados de polarização longitudinal dos mesmos. O modo escalar-isoescalar será o Higgs. Nesta tese será formulada a Lagrangiana com a interação de quatro quarks adequada para a simetria eletrofraca e serão obtidas as condições que conduzem no sector Higgs aos acoplamentos da interação Yukawa para a família dos quarks pesados. As equações do gap e a massa do escalar serão calculadas e verificado o teorema de Goldstone. Este estudo será a base para eventuais extensões do modelo para interações mais complexas, como por exemplo de oito quarks, que provavelmente serão necessárias para obter os valores empíricos da massa do quark top e do bosão Higgs.