Baryogenesis and gravity waves from a UV-completed electroweak phase transition
Julkaisuvuosi
2021
Tekijät
Laurent, Benoit; Cline, James M.; Friedlander, Avi; He, Dong-Ming; Kainulainen, Kimmo; Tucker-Smith, David
Tiivistelmä
We study gravity wave production and baryogenesis at the electroweak phase transition in a real singlet scalar extension of the Standard Model, including vectorlike top partners, to generate the CP violation needed for electroweak baryogenesis (EWBG). The singlet makes the phase transition strongly first order through its coupling to the Higgs boson, and it spontaneously breaks CP invariance through a dimension-five contribution to the top quark mass term, generated by integrating out the heavy top quark partners. We improve on previous studies by incorporating updated transport equations, compatible with large bubble wall velocities. The wall speed and thickness are computed directly from the microphysical parameters rather than treating them as free parameters, allowing for a first-principles computation of the baryon asymmetry. The size of the CP-violating dimension-five operator needed for EWBG is constrained by collider, electroweak precision, and renormalization group running constraints. We identify regions of parameter space that can produce the observed baryon asymmetry or observable gravitational wave (GW) signals. Contrary to standard lore, we find that for strong deflagrations, the efficiencies of large baryon asymmetry production and strong GW signals can be positively correlated. However, we find the overall likelihood of observably large GW signals to be smaller than estimated in previous studies. In particular, only detonation-type transitions are predicted to produce observably large gravitational waves.
Näytä enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Jyväskylän yliopisto
Kainulainen Kimmo
Helsingin yliopisto
Kainulainen Kimmo
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Lehti
Emojulkaisun nimi
Kustantaja
Volyymi
103
Numero
12
Artikkelinumero
123529
ISSN
Julkaisufoorumi
Julkaisufoorumitaso
2
Avoin saatavuus
Avoin saatavuus kustantajan palvelussa
Kyllä
Julkaisukanavan avoin saatavuus
Osittain avoin julkaisukanava
Rinnakkaistallennettu
Kyllä
Muut tiedot
Tieteenalat
Fysiikka; Avaruustieteet ja tähtitiede
Avainsanat
[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]
Julkaisumaa
Yhdysvallat (USA)
Kustantajan kansainvälisyys
Kansainvälinen
Kieli
englanti
Kansainvälinen yhteisjulkaisu
Kyllä
Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa
Ei
DOI
10.1103/PhysRevD.103.123529
Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen
Kyllä