Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2025.

Bibliography: pages 201-221.

The detection of a heavy neutral CP-even Higgs boson of the 𝐵 − 𝐿

Supersymmetric Standard Model (BLSSM),

𝐻 , with

𝑚 ~400 𝐺𝑒𝑉, at the
𝐻

Large Hadron Collider (LHC) for a center-of-mass energy of = 14 𝑇𝑒𝑉, is
investigated. The following production and decay channels are considered:
+ −

𝑔𝑔 → 𝐻 → 𝑍𝑍 → 4𝑙

and

𝑔𝑔 → 𝐻 → 𝑊𝑊 → 𝑙 𝑙

+ Ɇ (with
𝑇

Ɇ being the
𝑇

Missing Transverse Energy (MET)), where 𝑙 = 𝑒, µ, with integrated luminosity
−1

𝐿
𝑖𝑛𝑡

= 300 𝑓𝑏

(Run 3). Furthermore, we also look into the di-Higgs channel

𝑔𝑔 → 𝐻 → ℎℎ → 𝑏𝑏‾γγ at the High-Luminosity LHC (HL-LHC) with an

integrated luminosity of

𝐿
𝑖𝑛𝑡

= 3000 𝑓𝑏 . We demonstrate that promising

signals with high statistical significance can be obtained through the three aforementioned channels.
Also, we develop a low scale left-right symmetric model based on
𝑆𝑈(3) × 𝑆𝑈(2) × 𝑆𝑈(2) × 𝑈(1) × 𝑍 with a simplified Higgs sector
𝐶 𝐿 𝑅 𝐵−𝐿 2
consisting of only one bidoublet and one 𝑆𝑈(2) doublet. In this model, the
𝑅
tiny values of light neutrino masses are generated through an inverse-seesaw mechanism. We emphasize that in this setup, the tree-level flavor changing neutral current can be strongly suppressed, consistent with the current experimental constraints. We show that the lightest CP-even Higgs boson, which is like the standard model Higgs boson, and the next lightest Higgs boson, h 0 , are generated from the neutral components of the bidoublet. We show that the mass of the next lightest Higgs boson can be of an order a few hundred GeVs. We analyze the detection of H at the Large Hadron Collider

(LHC) for a center-of-mass energy

= 14 𝑇𝑒𝑉

and integrated luminosity

𝐿
𝑖𝑛𝑡

−1
= 300 𝑓𝑏

via di-Higgs channel: 𝑔𝑔 → 𝐻 → ℎℎ → 𝑏𝑏‾γγ and also in the

𝑍𝑍 channel: 𝑔𝑔 → 𝐻 → 𝑍𝑍 → 4𝑙 (𝑙 = 𝑒, µ) at an integrated luminosity
−1

𝐿
𝑖𝑛𝑡

= 3000 𝑓𝑏

. We consider three benchmark points for this analysis with

𝑚𝐻~250, 400 𝐺𝑒𝑉 and 600 𝐺𝑒𝑉. We show that promising signals with good

statistical significance can be obtained in di-Higgs channel, with 2γ + 2𝑏-jets final states.
We investigate the possibility of an explanation for the muon anomalous

magnetic moment

𝑔 − 2
µ

in a left-right model with an inverse seesaw

mechanism. We emphasize that the observed deviation from the Standard Model predictions can be accommodated in a large part of the parameter space of this class of models, where loops with massive neutrinos and charged Higgs

boson as well as the weak W boson contribute significantly to

𝑔 − 2.
µ

Stringent constraints due to lepton flavor violation µ → 𝑒γ, µ − 𝑒 conversion and the electron anomalous magnetic moment 𝑔 − 2 are considered, and the
𝑒
results are compatible.

يعد النموذج المعياري للجسيمات الأولية (SM) القائم على زمرة التماثل SU(3)_C×SU(2)_L×U(1)_Y هو النموذج الناجح نظرياً وتجريبياً في تفسير تفاعلات الجسيمات الأولية والقوى المتبادلة بينها مثل القوة النووية الشديدة والقوة النووية الضعيفة والقوة الكهرومغناطيسية، حيث C,L,Y هي شحنة اللون والتماثل بالنسبة لليسار والشحنة العالية، على الترتيب. ونظراً لوجود بعض القصور في النموذج المعياري كانت الحاجة لما وراء النموذج المعياري لمعالجة بعض المشكلات التي لا يمكن حلها بالنموذج المعياري وحده.
الامتداد الأدنى فائق التماثل B-L للنموذج المعياري (BLSSM) يقوم على زمرة التماثل SU(3)_C×SU(2)_L×U(1)_Y×U(1)_(B-L)، حيث B-L هي الفرق بين العدد الباريوني والعدد اللبتوني. في BLSSM، تتم دراسة إمكانية رصد بوزونات هيجز زوجية بترافق الشحنة وعكس المكان (H) وأثقل من نظيرها (h) في النموذج المعياري للجسيمات الأولية، وعند كتلة m_H~400 GeV جيجا إلكترون فولت ومستوى طاقة مركز الكتلة √s=14 TeV تيرا إلكترون فولت. تتم الدراسة من خلال إنتاج بوزونات هيجز الثقيلة عبر اندماج الجلونات ثم تحللها من خلال ثلاث قنوات مختلفة. اثنتان منها عند معدل إنتاجية متكاملة L_int=300 fb^(-1) فيمتوبارن معكوس عند التشغيل الثالث لمصادم الهادرونات الكبير (LHC Run 3)، وتشمل تحلل بوزونات هيجز الثقيلة إلى زوج من بوزونات القوة النووية الضعيفة المشحونة W^± ثم إلى زوج من اللبتونات الخفيفة (الإلكترونات والميونات l=e,μ)، وطاقة مستعرضة مفقودة gg→H→WW→l^+ l^-+Ɇ_T، أو تحلل بوزونات هيجز الثقيلة إلى زوج من بوزونات القوة النووية الضعيفة المتعادلة Z ثم إلى أربعة لبتونات خفيفة gg→H→ZZ→4l. أما قناة التحلل الثالثة فتكون عند معدل إنتاجية متكاملة L_int=3000 fb^(-1) فيمتوبارن معكوس في مصادم الهادرونات الكبير عالي الإنتاجية (HL-LHC)، وتكون عبر تحلل بوزونات هيجز الثقيلة إلى إثنين من بوزونات هيجز النموذج المعياري حيث يتحلل أحدهما إلى زوج من الفوتونات والآخر إلى زوج من كواركات b الثقيلة gg→H→hh→bb ̄γγ. ونستنتج من خلال الدراسة إمكانية رصد بوزونات هيجز الثقيلة بدرجة ثقة عالية من خلال عمليات التحلل الثلاث السابقة.
بعد ذلك ننشئ نموذجاً متماثلاً بالنسبة لليمين واليسار ذي آلية الأرجوحة المعكوسة لكتل النيوترينوات (LRIS) كامتداد آخر للنموذج المعياري وذي أقل قطاع لمجالات هيجز يتكون من مجال هيجز ثنائي مزدوج بالنسبة لليمين واليسار ومجال هيجز ثنائي يميني وحيدين. هذا النموذج يقوم على زمرة التماثل SU(3)_C×SU(2)_L×SU(2)_R×U(1)_(B-L) وبإضافة زمرة التماثل المتقطعة Z_2. في هذا النموذج تكتسب النيوترينوات الخفيفة كتلها الضئيلة بآلية الأرجوحة المعكوسة، كما تكون التيارات المتعادلة كهربيا مغيرة النكهات بدون حلقات مهملة تماماً متفقة بذلك مع القياسات التجريبية الحالية. كما نبين أن بوزون هيجز الخفيف الزوجي بترافق الشحنة وعكس المكان يتوافق مع نظيره في النموذج المعياري، بينما بوزون هيجز الأثقل يمكن إيجاده من المركبات المتعادلة في مجال هيجز الثنائي المزدوج بالنسبة لليمين واليسار ويمكن لكتلته أن تكون في مستوى مئات قليلة من جيجا إلكترون فولت m_H~O(few 100 GeVs).
كما في BLSSM، في النموذج المنشأ LRIS تتم دراسة إمكانية رصد بوزونات هيجز ثقيلة زوجية بترافق الشحنة وعكس المكان (H) ولكن عند قيم مختلفة للكتلة m_H=250,400,600 GeV ومستوى طاقة مركز الكتلة √s=14 TeV. ونستنتج من خلال الدراسة إمكانية رصد بوزونات هيجز الثقيلة بدرجة ثقة عالية من خلال عملية التحلل gg→H→ZZ→4l عند L_int=3000 fb^(-1) في HL-LHC، وعملية التحلل gg→H→hh→bb ̄γγ عند L_int=300 fb^(-1) في LHC عند القيم الممكنة للكتلة.
وأخيراً في LRIS ندرس إمكانية تفسير قيم عزوم الإلكترونات والميونات الشاذة g_(e,μ)-2 التي لا يمكن تفسيرها بالنموذج المعياري وحده. في LRIS تشارك حلقات بها بوزونات هيجز مشحونة H^± ونيوترينوات ثقيلة ν_H ومعاملات مما وراء النموذج المعياري لتفسير القيم المقاسة لكل من g_(e,μ)-2 ، آخذين في الاعتبار القيود المفروضة من القياسات التجريبية على تفاعلات أخرى مثل تفاعل التحلل مغير نكهات اللبتونات μ→eγ وتحول اللبتونات μ→e.

Issues also as CD.

Text in English and abstract in Arabic & English.