Fermion mass hierarchy from nonuniversal abelian extensions of the Standard Model

Abstract

The fermion mass hierarchy is addresed from the framework of an abelian extension of the Standard Model U(1)X. By taking into account the cancellation of chiral anomalies, a set of U(1)X charges is presented with extended scalar and fermionic sectors. The scalar potential is shown, together with the scalar spectrum of the model which includes the respective Goldstone bosons, new physical neutral and charged scalars at TeV scale and the 125 GeV Higgs boson. Then, the mass acquisition in the fermionic sector is studied in detail. The mass matrices present an specific texture called suppresion square texture (SST) which suggests the mass hierarchy when they are diagonalized by algebraic and numerical methods. The model turns out to be consistent is consistent at 5sigma and 3sigma in the quark and lepton sectors, respectively, without unpleasant fine-tuning procedures.

Resumen: La jerarquía de masas de fermiones es abordada desde el marco de una extensión abeliana del Modelo Estándar U(1)X. Teniendo en cuenta la cancelación de anomalías quirales, un conjunto de cargas de U(1) es presentada con sectores escalares y fermiónicos extendidos. Se muestra el potencial escalar junto con el espectro escalar del modelo, el cual incluye los respectivos bosones de Goldstone, escalares físicos cargados y neutros a escala de TeV y el bosón de Higgs de 125 GeV. Después, la adquisición de masas en el sector de fermiones es estudiado en detalle. Las matrices de masa presentan una textura específica llamada textura de cuadros de supresión, la cual sugiere la jerarquía de masas cuando son diagonalizadas por métodos tanto algebraicos como numéricos. El modelo resulta ser consistente a 5sigma y 3sigma en los sectores de quarks y leptones, respectivamente, sin necesidad de usar ajustes finos indeseados.