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Enregistrement W4248610959 · doi:10.22215/etd/2016-11690

Phenomenology of Scalar Singlet Dark Matter in BSM Models

2016· dissertation· en· W4248610959 sur OpenAlexaff
Robyn Campbell

Notice bibliographique

Revuenon disponible
Typedissertation
Langueen
DomainePhysics and Astronomy
ThématiqueParticle physics theoretical and experimental studies
Établissements canadiensCarleton University
Organismes subventionnairesnon disponible
Mots-clésPhysicsDark matterParticle physicsPhenomenology (philosophy)Scalar field dark matterDark fluidPhysics beyond the Standard ModelHiggs bosonHot dark matterWarm dark matterLight dark matterAstrophysicsDark energyCosmologyPhilosophy

Résumé

récupéré en direct d'OpenAlex

Approximately 85% of the mass of the universe is classified as dark matter, a type of matter outside the framework of the Standard Model.This thesis studies the phenomenology of three models that incorporate dark matter.Firstly, a singlet scalar dark matter candidate is added to two previously established models: the Higgslike dilaton and the Georgi-Machacek models.The parameters of these models are constrained using experimental results such as dark matter direct detection measurements, Higgs signal strengths, Higgs invisible width and the measured relic abundance of dark matter in the universe.The notion of self-interacting dark matter, derived from measurements of galaxy cluster Abell 3827, is also studied for SSDM extensions of both the Standard Model and the Two Higgs Doublet model.The parameters of these models are in each case tightly constrained by experiment.iv Preface vTable of Contents vi List of Tables ix List of Figures x List of Figures 2.1 Elementary particles of the Standard Model . . . . . . . . . . . . . . 4 2.2 An elementary vertex for QED . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2.3 The composition of the universe, according to percentage by mass. . . 10 3.1 Feynman vertex for invisible Higgs decay . . . . . . . . . . . . . . . .12 3.2 The Feynman diagram for DM direct detection through DM/nucleon scattering. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .15 4.1 Parameter space of c gg and c γγ , where the allowed region is χ 2 < 5.9.20 4.2 The branching ratio for the dilaton decay to invisible particles, with c gg = 0.67 and c γγ = -6.5.The horizontal line is the ATLAS upper bound [19]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .21 4.3 A contour plot of the m S and c gg .The contours are the values for the branching ratio, with an experimental cutoff of 0.28.The value of c gg is clearly not sensitive to the value of m S -no new information is gained concerning these parameters. . . . . . . . . . . . . . . . . . .22 4.4 The Feynman diagrams for the processes SS→xx, where x is a SM particle. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .23 4.5 The Feynman diagrams for the process SS→ σσ. . . . . . . . . . . . .24 4.6 The DM relic abundance as a function of the DM mass.The λ = 3 case corresponds to the black line, and the λ = 4π case corresponds to the lower grey line.The horizontal grey line is the experimental value [21]. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .26 4.7 The DM direct detection cross section as a function of the DM mass.The cases for λ = 3 and λ = 4π are shown in black and dark grey, respectively.The experimental limits are, starting from bottom: DEAP projection (black), LUX (grey), and XENON (light grey). . . . . . .27 5.1 Feynman diagram for SS → A + B where A, B are SM particles . . .32 5.2 Feynman diagram for SS → H 3 V ( * ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . .33 x 5.3 Feynman diagrams for SS → h 1 h 2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .34 5.4 The average and standard deviation of critical parameters . . . . . .35 5.5 Feynman diagram for direct detection . . . . . . . . . . . . . . . . . .37 5.6 Direct detection cross section as a function of m S .The left plot is a zoom of the low-m S region while the right plot shows the full m S range scanned.Experimental bounds include LUX (magenta), XENON10 (purple), XENON1T (brown), DEAP3600 (green), and the neutrino floor (yellow). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .38 5.7 Constraint from invisible decays of the Higgs for a dark matter mass range between 0 GeV and 125/2 GeV.The blue points are allowed while the red points are excluded by either direct detection constraints, b → sγ constraints, constraints on the invisible decays of the Higgs, dwarf spheroidal galaxy constraints, or mass constraints on the triplet and fiveplet.Anything above the blue line is excluded. . . . . . . . .39 5.8 Parameter space of κ f and κ V .The blue points are allowed by all previously imposed constraints. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .41 6.1 Abell 3827 HST image from Reference [42], showing the F160W (red), F160W (green) and F336W (blue) optical bands on a logarithmic colour scale.Labels N1 through N4 are the four bright central galaxies, while N5 is a star. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .43 6.2 Feynman diagrams for the interaction SS → SS . . . . . . . . . . . .45 6.3 Feynman diagrams for the annihilation of DM into SM particles in the real singlet scalar extension of the SM. . . . . . . . . . . . . . . . . .46 6.4 The allowed region for m S and |λ ef f | to obtain the desired range in Equation 6.8.This includes the constraints from perturbative unitarity and thresholds for DM annihilation to electrons, muons, and neutral pions. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Récupéré en direct depuis OpenAlex et désinversé. Les résumés ne sont pas conservés dans cette base de données : les index inversés représentent 8,6 Go des 9,3 Go de texte de la base, et le serveur dispose de 13 Go libres.

Comment cette classification a été obtenuedéplier

Prédiction machine sur la base complète

Imitation des enseignants

Ni prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.

score de la tête « metaresearch » (Codex)0,001
score de la tête « metaresearch » (Gemma)0,001
Version: metacan-v3-hybrid-931329e0061cStatut de validation: machine_predicted_unvalidated
Catégories candidatesaucune
Catégories consensuellesaucune
DomaineSignal candidat: aucune · Signal consensuel: aucune
Devis d'étudeSignal candidat: Théorique ou conceptuel · Signal consensuel: Théorique ou conceptuel
GenreSignal candidat: Empirique · Signal consensuel: Empirique
Score de désaccord entre enseignants0,003
Score d'incertitude au seuil0,009

Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)

CatégorieCodexGemma
Métarecherche0,0010,001
Méta-épidémiologie (sens strict)0,0000,000
Méta-épidémiologie (sens large)0,0000,001
Bibliométrie0,0010,000
Études des sciences et des technologies0,0010,001
Communication savante0,0020,001
Science ouverte0,0010,001
Intégrité de la recherche0,0010,001
Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger)0,0030,000

Scores machine (provisoires)

Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.

Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.

Tête enseignante Opus0,010
Tête enseignante GPT0,256
Écart entre enseignants0,246 · la distance entre les deux têtes enseignantes sur ce seul travail
Statut de validationscore_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découle

Classification

machine, non validée

Prédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.

Les modèles n’ont appliqué aucune catégorie : rien dans la taxonomie ne correspondait à ce travail.
Devis d'étudeThéorique ou conceptuel
Domainenon disponible
GenreEmpirique

Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».

En bref

Citations0
Publié2016
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