O potencial efetivo a temperatura finita no modelo padrão
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Editor
Universidade Federal de Minas Gerais
Descrição
Tipo
Dissertação de mestrado
Título alternativo
Primeiro orientador
Membros da banca
Gláuber Carvalho Dorsch
Alexis Roa Aguirre
Alexis Roa Aguirre
Resumo
A teoria das partículas elementares possui simetrias, espontaneamente quebradas por campos escalares quando os mesmos desenvolvem um valor esperado de vácuo diferente de zero, no valor mínimo do potencial efetivo. Então, enquanto o universo resfria, ele passa por uma série de transições de fase de primeira e segunda ordem entre os mínimos do potencial. A transição de fase eletrofraca de primeira ordem forte será o foco dessa dissertação, para tentarmos entender quais os critérios para termos a bariogénesis. Para entender a história do universo precisamos analisar a densidade das partículas que o compõem e como essas partículas se comportam com o passar do tempo. Nos primórdios do universo, esse era tão compacto e quente, que a formação de elementos leves era impossível, pois a aniquilação de partículas-antipartículas e a energia das partículas restantes eram
maiores que o necessário para a combinação de elementos de um átomos. Esse universo, devido essas altas energias, estava em equilíbrio, vemos que fenômenos que perturbam esse equilíbrio tem um papel na formação desses elementos.
O universo ao expandir as temperaturas diminuíram e também as energias das partículas que o compõem, sendo assim, é necessário avaliar a termodinâmica do universo primordial e qual o papel dessa na formação dos elementos. Para que o universo tenha um número bariônico diferente de zero, algumas simetrias precisam ser quebradas. Como dito anteriormente, a quebra espontânea de simetria para o início de nossa descrição deve ser avaliada, precisamos então, descrever o valor esperado do vácuo com o potencial ao nível de árvore, após isso encontraremos a correção a 1-loop a temperatura zero e temperatura finita. A razão entre o valor do mínimo do potencial com a temperatura é uma forma de mensurar a força da transição de fase. Se impusermos que essa razão deve ser maior ou igual a um, encontramos um limite para a massa de Higgs de 45 GeV, que difere dos valores atuais encontrados no LHC que é 125,25 GeV.
Abstract
The theory of elementary particles has symmetries, spontaneously broken by scalar fields when they develop a vacuum expectation value different from zero at the minimum of the effective potential. So, as the universe cools, it goes through a series of first- and secondorder phase transitions between potential minima. The strong first order electroweak phase transition will be the focus of this dissertation, in order to try to understand the criteria for having baryogenesis. To understand the history of the universe, we need to analyze the density of the particles that compose it and how these particles behave over time. In the early days of the universe, it was so compact and hot that the formation of light elements was impossible, as the annihilation of particles-antiparticles and the energy of the remaining particles was greater than necessary for the combination of constituents of an atom. This universe, due to these high energies, was in equilibrium, we see that phenomena that disturb this balance play a role in the formation of these elements. When the universe expands, temperatures decrease and also the energies of the particles that compose it, therefore, it is necessary to evaluate the thermodynamics of the primordial universe and what its role in the formation of elements.
For the universe to have a baryonic number other than zero, some symmetries need to be broken. As previously stated, the spontaneous symmetry breaking at the beginning of our description needs to be evaluated, we then need to describe the expectation value of the vacuum with the potential at the tree level, after which we will find the 1-loop correction at zero and finite temperature. The ratio between the minimum value of the potential and the temperature is a way to measure the strength of the phase transition. If we impose that this ratio must be greater or equal to one, we find a limit for the Higgs mass of 45 GeV that differs from the current values found at the LHC, which is 125.25 GeV.
Assunto
Transição de fase, Modelo padrão
Palavras-chave
Transição de fase eletrofraca, Potencial efetivo a temperatura finita, Potencial de Coleman-Weinberg