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Thomas Christiansen
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Rare Top-quark Decays to Higgs boson in MSSM

Vladimir Kondratenko et al.Sep 23, 2014
In full one-loop generality and in next-to-leading order in QCD, we studyrare top to Higgs boson flavour changing decay processes $t\to q h$ with$q=u,c$ quarks, in the general MSSM with R-parity conservation. Our primarygoal is to search for enhanced effects on $Br(t\to q h)$ that could be visibleat current and high luminosity LHC running. To this end, we perform ananalytical expansion of the amplitude in terms of flavour changing squark massinsertions that treats both cases of hierarchical and degenerate squark massesin a unified way. We identify two enhanced effects allowed by variousconstraints: one from holomorphic trilinear soft SUSY breaking terms and/orright handed up squark mass insertions and another from non-holomorphictrilinear soft SUSY breaking terms and light Higgs boson masses. Interestingly,even with $\mathcal{O}(1)$ flavour violating effects in the, presentlyunconstrained, up-squark sector, SUSY effects on $Br(t\to q h)$ come out to beunobservable at LHC mainly due to leading order cancellations between penguinand self energy diagrams and the constraints from charge- and colour-breakingminima (CCB) of the MSSM vacuum. An exception to this conclusion may be effectsarising from non-holomorphic soft SUSY breaking terms in the region where theCP-odd Higgs mass is smaller than the top-quark mass but this scenario isdisfavoured by recent LHC searches. Our calculations for $t\to q h$ decay aremade available in SUSY_FLAVOR numerical library.
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Unsafe but Calculable: Ratios of Angularities in Perturbative QCD

Vladimir Kondratenko et al.Jul 5, 2013
Infrared- and collinear-safe (IRC-safe) observables have finite crosssections to each fixed-order in perturbative QCD. Generically, ratios ofIRC-safe observables are themselves not IRC safe and do not have a validfixed-order expansion. Nevertheless, in this paper we present an explicitmethod to calculate the cross section for a ratio observable in perturbativeQCD with the help of resummation. We take the IRC-safe jet angularities as anexample and consider the ratio formed from two angularities with differentangular exponents. While the ratio observable is not IRC safe, it is "Sudakovsafe", meaning that the perturbative Sudakov factor exponentially suppressesthe singular region of phase space. At leading logarithmic (LL) order, thedistribution is finite but has a peculiar expansion in the square root of thestrong coupling constant, a consequence of IRC unsafety. The accuracy of the LLdistribution can be further improved with higher-order resummation andfixed-order matching. Non-perturbative effects can sometimes give rise to orderone changes in the distribution, but at sufficiently high energies Q, Sudakovsafety leads to non-perturbative corrections that scale like a (fractional)power of 1/Q, as is familiar for IRC-safe observables. We demonstrate thatMonte Carlo parton showers give reliable predictions for the ratio observable,and we discuss the prospects for computing other ratio observables using ourmethod.
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Critical behavior of non-hydrodynamic quasinormal modes in a strongly coupled plasma

Aleksandr Sheshnev et al.Oct 5, 2016
We study the behavior of quasinormal modes in a top-down holographic dualcorresponding to a strongly coupled $\mathcal{N} = 4$ super Yang-Mills plasmacharged under a $U(1)$ subgroup of the global $SU(4)$ R-symmetry. Inparticular, we analyze the spectra of quasinormal modes in the external scalarand vector diffusion channels near the critical point and obtain the behaviorof the characteristic equilibration times of the plasma as the system evolvestowards the critical point of its phase diagram. Except close to the criticalpoint, we observe that by increasing the chemical potential one generallyincreases the damping rate of the quasinormal modes, which leads to a reductionof the characteristic equilibration times in the dual strongly coupled plasma.However, as one approaches the critical point the typical equilibration time(as estimated from the lowest non-hydrodynamic quasinormal mode frequency)increases, although remaining finite, while its derivative with respect to thechemical potential diverges with exponent -1/2. We also find a purely imaginarynon-hydrodynamical mode in the vector diffusion channel at nonzero chemicalpotential which dictates the equilibration time in this channel near thecritical point.
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Pseudo-Dirac neutrinos from flavour dependent CP symmetry

Aleksandr Sheshnev et al.May 5, 2018
Discrete residual symmetries and flavour dependent CP symmetries consistentwith them have been used to constrain neutrino mixing angles and CP violatingphases. We discuss here role of such CP symmetries in obtaining a pseudo-Diracneutrino which can provide a pair of neutrinos responsible for the solarsplitting. It is shown that if (a) $3\times 3$ Majorana neutrino matrix $M_\nu$is invariant under a discrete $Z_2\times Z_2$ symmetry generated by $S_{1,2}$,(b) CP symmetry $X$ transform $M_\nu$ as $X^T M_\nu X=M_\nu^*$, and (c) $X$ and$S_{1,2}$ obey consistency conditions $X S_{1,2}^* X^\dagger=S_{2,1}$, then twoof the neutrino masses are degenerate independent of specific forms of $X$,$S_1$ and $S_2$. Explicit examples of this result are discussed in the contextof $\Delta(6 n^2)$ groups which can also be used to constrain neutrino mixingmatrix $U$. Degeneracy in two of the masses does not allow completedetermination of $U$ but it can also be fixed once the perturbations areintroduced. We consider explicit perturbations which break $Z_2\times Z_2$symmetries but respect CP. These are shown to remove the degeneracy and providea predictive description of neutrino spectrum. In particular, a correlation$\sin 2\theta_{23}\sin\delta_{CP}=\pm {\rm Im}[p]$ is obtained between theatmospheric mixing angle $\theta_{23}$ and the CP violating phase $\delta_{CP}$in terms of a group theoretically determined phase factor $p$. Experimentallyinteresting case $\theta_{23}=\frac{\pi}{4}$, $\delta_{CP}=\pm \frac{\pi}{2}$emerges for groups which predict purely imaginary $p$. We present detailedpredictions of the allowed ranges of neutrino mixing angles, phases and thelightest neutrino mass for three of the lowest $\Delta(6 n^2)$ groups with$n=2,4,6$.
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Light (and darkness) from a light hidden Higgs

Aleksandr Sheshnev et al.May 4, 2018
We examine light diphoton signals from extended Higgs sectors possessing(approximate) fermiophobia with Standard Model (SM) fermions as well ascustodial symmetry. This class of Higgs sectors can be realized in variousbeyond the SM scenarios and is able to evade many experimental limits, even atlight masses, which are otherwise strongly constraining. Below the $WW$threshold, the most robust probes of the neutral component are di andmulti-photon searches. Utilizing the dominant Drell-Yan Higgs pair productionmechanism and combining it with updated LHC diphoton data, we derive robustupper bounds on the allowed branching ratio for masses between $45 - 160$ GeV.Furthermore, masses $\lesssim 110$ GeV are ruled out if the coupling to photonsis dominated by $W$ boson loops. We then examine two simple ways to evade thesebounds via cancellations between different loop contributions or by introducingdecays into an invisible sector. This also opens up the possibility of futureLHC diphoton signals from a light hidden Higgs sector. As explicitrealizations, we consider the Georgi-Machacek (GM) and Supersymmetric GM (SGM)models which contain custodial (degenerate) Higgs bosons with suppressedcouplings to SM fermions and, in the SGM model, a (neutralino) LSP. We alsobreifly examine the recent $\sim 3\sigma$ CMS diphoton excess at $\sim 95$ GeV.