Exploration of the higgs sector after its discovery

Abstract

El descobriment del bosó de Higgs és la culminació d’una recerca que ha durat 40 anys, i completa un marc teòric sota el qual gairebé totes del dades obtingudes de col·lisionadors de partícules poden ser explicades consistentment. Simultàniament, i paradoxalment, l’aparent con rmació d’una separacó d’escales entre l’electrofeble i la que suposadament estabilitza la masa del bosó de Higgs posa el relleu el problema de la jerarquia. En la recerca d’una descripció del món que simpli qui els patrons i simetries del Model Estàndard, l’exploració de l’escala dels TeVs i en particular l’estudi del bosó de Higgs tindran un paper central. En aquesta tesi presentem les possibilitats que el LHC i futurs col·lisionadors proveiran, amb énfasi en la determinació de l’auto-acoblament del bosó de Higgs. També considerarem l’estudi de la producció de bosons electrofebles com a eina per entendre les interaccions dels bosons de Golstone que formen part del doblet de Higgs, mostrant la seva rellevància al combinar-ho amb les dades del pol de la Z i altres cerques al LHC. Finalment, ens centrem en com el moment dipolar elèctric de l’electró posa fortes restriccions en models on el bosó de Higgs és descrit com un estat compost.

The discovery of the Higgs boson culminates a 40-year long hunt and completes a theoretical framework under which almost all collider data can be consistently explained. At the same time, paradoxically, the con rmation of an apparent mass gap above the electroweak scale exacerbates the problem of the electroweak hierarchy. In the search of a description of the world that simpli es the patterns and symmetries of the Standard Model, the exploration of the TeV scale and in particular the study of the Higgs boson will play a central role. In this thesis we explore the possibilities that the LHC and future colliders will bring, with particular emphasis on the determination of the Higgs self-coupling. We also consider the pair production of electroweak bosons as a probe of the Goldstone interactions in the Higgs doublet, and show its relevance as a way to improve the Z pole measurements and its interplay with other LHC searches. Finally, we focus on how the electron’s electric dipole moment can set strong constraints on models where the Higgs arises as a composite state.