Higgs Potential and Naturalness After the Higgs Discovery

این پایان نامه بر مبنای نظری مدل استاندارد معتبر تا مقیاس پلانک، بر اساس حقایق تجربی فعلی از برخورد دهنده بزرگ هادرون تمرکز دارد. این پایان نامه از دو موضوع تشکیل شده است: (1) برای باز کردن پنجره جدیدی از سناریوی تورم هیگز، و (2) برای کشف یک راه حل جدید برای مسئله طبیعی بودن در فیزیک ذرات.

در حوزه اول، در سناریوی تورم هیگز، نویسنده با موفقیت یک مسئله ارزش بزرگ را در یک ثابت جفت مربوط به جرم هیگز در مدل استاندارد بهبود می‌بخشد، که در آن مقدار جفت از مرتبه 10 است. ⁵ پیش‌بینی‌شده در یک سناریوی معمولی به مرتبه 10 کاهش می‌یابد. این نتیجه تورم هیگز را جذاب‌تر می‌کند، زیرا مقدار کوچک جفت در زمینه تکمیل اشعه ماوراء بنفش مانند نظریه ریسمان طبیعی است. در حوزه دوم، نویسنده پاسخ جدیدی به مسئله طبیعی بودن ارائه می دهد، که چرا ثابت کیهانی و جرم هیگز در مقایسه با مقیاس پلانک بسیار کوچک است. بر اساس نظریه جهان نوزاد که در ابتدا توسط کلمن ارائه شد، کوچک بودن این مقادیر بدون معرفی ذرات جدید مرتبط در مقیاس انرژی TeV با موفقیت توضیح داده شد.

This thesis focuses on the theoretical foundation of the Standard Model valid up to the Planck scale, based on the current experimental facts from the Large Hadron Collider. The thesis consists of two themes: (1) to open up a new window of the Higgs inflation scenario, and (2) to explore a new solution to the naturalness problem in particle physics.

In the first area, on the Higgs inflation scenario, the author successfully improves a large value problem on a coupling constant relevant to the Higgs mass in the Standard Model, in which the coupling value of the order of 10⁵ predicted in a conventional scenario is reduced to the order of 10. This result makes the Higgs inflation more attractive because the small value of coupling is natural in the context of ultraviolet completion such as string theory. In the second area, the author provides a new answer to the naturalness problem, of why the cosmological constant and the Higgs mass are extremely small compared with the Planck scale. Based on the baby universe theory originally proposed by Coleman, the smallness of those quantities is successfully explained without introducing any additional new particles relevant at the TeV energy scale.