New Barr-Zee contributions to (g−2)μ\mathbf{(g-2)_\mu} in two-Higgs-doublet models

We study the contribution of new sets of two-loop Barr-Zee type diagrams to the anomalous magnetic moment of the muon within the two-Higgs-doublet model framework. We show that some of these contributions can be quite sizeable for a large region of the parameter space and can significantly reduce, and in some cases even explain, the discrepancy between the theoretical prediction and the experimentally measured value of this observable. Analytical expressions are given for all the calculations performed in this work.Comment: 28 pages, 17 figures. Typos corrected. Matches JHEP version. arXiv admin note: text overlap with arXiv:1210.8443 by other author

Fingerprinting the presence of extra scalars in the h→Vff′h \to Vff' forward-backward asymmetry

In this work we analyse the forward-backward asymmetry of the $h\to Vff'$ decay in the Aligned two-Higgs Doublet Model. The Standard Model prediction for this asymmetry for $V=W$ is small, as it suffers from Yukawa suppression and is absent for $V=Z$. This does not necessarily have to hold true in the Aligned model where these contributions can in principle be re-enhanced through the independent alignment factors $\varsigma_f$. In this analysis we conclude that, due to the additional contributions corresponding to the Aligned two-Higgs Doublet Model together with extra sources of CP-violation for the $V=Z$ channel, the Standard Model predictions can be significantly modified in a great region of the parameter space. These deviations, that could be potentially measured at the High Luminosity LHC or future Higgs factories, would be a clear signal of new physics, and would shed new light on the possible extensions of the Standard Model and new sources of CP-violation.Comment: 25 pages, 7 figures. Minor changes made, references updated, some parts of the calculation have been moved to appendices. Matches version to be published in JHE

QCD exotics versus a Standard Model Higgs

The present collider data put severe constraints on any type of new strongly-interacting particle coupling to the Higgs boson. We analyze the phenomenological limits on exotic quarks belonging to non-triplet SU(3)_C representations and their implications on Higgs searches. The discovery of the Standard Model Higgs, in the experimentally allowed mass range, would exclude the presence of exotic quarks coupling to it. Thus, such QCD particles could only exist provided that their masses do not originate in the SM Higgs mechanism.Comment: 11 pages, 8 figures. One appendix added and references updated. Results unchanged and more relevant after the recent discovery of a Higgs-like particle. Matches version to be published in Phys. Rev.

The Higgs Era

Después del descubrimiento de un bosón escalar con masa alrededor de 125, el Modelo Estándar parece funcionar perfectamente, pero todavía hay mucho espacio (y necesidad) para nueva física. A pesar de su enorme éxito, el Modelo Estándar deja muchas preguntas sin responder y muchas cuestiones abiertas. A falta del conocimiento de una simetría fundamental de la Naturaleza que nos indique el camino, hemos de analizar fenomenologicamente cualquier extensión del Modelo que pueda responder al menos a alguna de estas preguntas. En este trabajo estudiamos dos tipos de extensiones del Modelo Estándar, las dos relacionadas con el sector escalar. En la primera parte de la tesis estudiamos la posible existencia de fermiones pertenecientes a representaciones de orden superior del grupo SU3 de la Cromodinámica Cuántica. Sabemos que la Cromodinámica Cuántica se basa en el grupo de simetría SU3 de color y que los fermiones de la teoría pertenecen a la representación fundamental (de dimensión 3). Como no hay ninguna simetría fundamental de la Naturaleza que prohíba la existencia de tales objetos, la existencia de estos fermiones es plausible. Hemos analizado el impacto que dichos quarks exóticos puedan tener sobre el “running” de la constante de acoplamiento fuerte y las posibles implicaciones experimentales sobre la sección eficaz de producción del bosón de Higgs (suponiendo que estos fermiones obtienen también su masa mediante el mecanismo de Higgs). La segunda parte está dedicada al estudio exhaustivo del Modelo Alineado de los dos Dobletes de Higgs teniendo en cuenta los datos experimentales de las colaboraciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y también los análisis previos en el sector de sabor, física de precisión, el momento anómalo del muón, etc. En los dos primeros capítulos dedicados a este tema, estudiamos las implicaciones de los datos de los dos experimentos del LHC y los resultados previos de sabor, sobre el espacio de parámetros del modelo. También estudiamos las búsquedas experimentales de bosones adicionales de Higgs, especialmente un Higgs cargado decayendo a dos fermiones y a dos fermiones y un bosón W . Después estudiamos la fenomenología de un Higgs cargado fermiofóbico (no se acopla a fermiones a nivel árbol). En este caso particular todas las restricciones experimentales obtenidas anteriormente son evadidas de forma trivial. Analizamos, por tanto, las nuevas vías de producción y también las formas de desintegración de dicha partícula. Se incluyen también las correcciones de la Cromodinámica Cuántica a “next to leading order” para la sección eficaz de producción y se tienen en cuenta todas las restricciones experimentales aplicables. En el penúltimo capítulo analizamos el momento anómalo del muón a dos “loops” en teoría de perturbaciones. Concluimos que los diagramas más relevantes (de tipo Barr-Zee) analizados previamente en la literatura no son los únicos que pueden añadir contribuciones significativas y que, para una comprensión mas completa, es necesario un análisis de diagramas adicionales. Estos nuevos diagramas adquieren especial relevancia dentro de modelo alineado y pueden reducir e incluso llegar a explicar la discrepancia entre el valor medido experimentalmente y la predicción teórica del momento anómalo del muón. Finalmente en el último capítulo actualizamos partes relevantes de los estudios previos utilizando los últimos datos experimentales del LHC

LHC constraints on two-Higgs doublet models

A new Higgs-like boson with mass around 126 GeV has recently been discovered at the LHC. The available data on this new particle is analyzed within the context of two-Higgs doublet models without tree-level flavour-changing neutral currents. Keeping the generic Yukawa structure of the Aligned Two-Higgs Doublet Model framework, we study the implications of the LHC data on the allowed scalar spectrum. We analyze both the CP-violating and CP-conserving cases, and a few particular limits with a reduced number of free parameters, such as the usual models based on discrete Z2 symmetries

Towards a general analysis of LHC data within two-Higgs-doublet models

The data accumulated so far confirm the Higgs-like nature of the new boson discovered at the LHC. The Standard Model Higgs hypothesis is compatible with the collider results and no significant deviations from the Standard Model have been observed neither in the flavour sector nor in electroweak precision observables. We update the LHC and Tevatron constraints on CP-conserving two-Higgs-doublet models without tree-level flavour-changing neutral currents. While the relative sign between the top Yukawa and the gauge coupling of the 126 GeV Higgs is found be the same as in the SM, at 90% CL, there is a sign degeneracy in the determination of its bottom and tau Yukawa couplings. This results in several disjoint allowed regions in the parameter space. We show how generic sum rules governing the scalar couplings determine the properties of the additional Higgs bosons in the different allowed regions. The role of electroweak precision observables, low-energy flavour constraints and LHC searches for additional scalars to further restrict the available parameter space is also discussed

Characterization of a High-Aspect Ratio Detector With Lateral Sides Readout for Compton PET

This work was supported by the European Research Council through the European Union's Horizon 2020 Research and Innovation Program under Grant 695536.Barrio, J.; Cucarella, N.; González Martínez, AJ.; Freire, M.; Ilisie, V.; Benlloch Baviera, JM. (2020). Characterization of a High-Aspect Ratio Detector With Lateral Sides Readout for Compton PET. IEEE Transactions on Radiation and Plasma Medical Sciences. 4(5):546-554. https://doi.org/10.1109/TRPMS.2020.3006862S5465544