Are there hidden scalars in LHC Higgs results?

The Higgs boson recently discovered at the Large Hadron Collider has shown to have couplings to the remaining particles well within what is predicted by the Standard Model. The search for other new heavy scalar states has so far revealed to be fruitless, imposing constraints on the existence of new scalar particles. However, it is still possible that any existing heavy scalars would preferentially decay to final states involving the light Higgs boson thus evading the current LHC bounds on heavy scalar states. Moreover, decays of the heavy scalars could increase the number of light Higgs bosons being produced. Since the number of light Higgs bosons decaying to Standard Model particles is within the predicted range, this could mean that part of the light Higgs bosons could have their origin in heavy scalar decays. This situation would occur if the light Higgs couplings to Standard Model particles were reduced by a concomitant amount. Using a very simple extension of the SM - the two-Higgs doublet model we show that in fact we could already be observing the effect of the heavy scalar states even if all results related to the Higgs are in excellent agreement with the Standard Model predictions.

H → Zr in the complex two Higgs doublet model

The latest LHC data confirmed the existence of a Higgs-like particle and made interesting measurements on its decays into gamma gamma, ZZ*, WW*, tau(+)tau(-), and b (b) over bar. It is expected that a decay into Z gamma might be measured at the next LHC round, for which there already exists an upper bound. The Higgs-like particle could be a mixture of scalar with a relatively large component of pseudoscalar. We compute the decay of such a mixed state into Z gamma, and we study its properties in the context of the complex two Higgs doublet model, analysing the effect of the current measurements on the four versions of this model. We show that a measurement of the h -> Z gamma rate at a level consistent with the SM can be used to place interesting constraints on the pseudoscalar component. We also comment on the issue of a wrong sign Yukawa coupling for the bottom in Type II models.

Minimal anomaly-free chiral fermion sets and gauce coupling unification

We look for minimal chiral sets of fermions beyond the standard model that are anomaly free and, simultaneously, vectorlike particles with respect to color SU(3) and electromagnetic U(1). We then study whether the addition of such particles to the standard model particle content allows for the unification of gauge couplings at a high energy scale, above 5.0 x 10(15) GeV so as to be safely consistent with proton decay bounds. The possibility to have unification at the string scale is also considered. Inspired in grand unified theories, we also search for minimal chiral fermion sets that belong to SU(5) multiplets, restricted to representations up to dimension 50. It is shown that, in various cases, it is possible to achieve gauge unification provided that some of the extra fermions decouple at relatively high intermediate scales.

Wrong sign and symmetric limits and non-decoupling in 2HDMs

We analyse the possibility that, in two Higgs doublet models, one or more of the Higgs couplings to fermions or to gauge bosons change sign, relative to the respective Higgs Standard Model couplings. Possible sign changes in the coupling of a neutral scalar to charged ones are also discussed. These wrong signs can have important physical consequences, manifesting themselves in Higgs production via gluon fusion or Higgs decay into two gluons or into two photons. We consider all possible wrong sign scenarios, and also the symmetric limit, in all possible Yukawa implementations of the two Higgs doublet model, in two different possibilities: the observed Higgs boson is the lightest CP-even scalar, or the heaviest one. We also analyse thoroughly the impact of the currently available LHC data on such scenarios. With all 8 TeV data analysed, all wrong sign scenarios are allowed in all Yukawa types, even at the 1 sigma level. However, we will show that B-physics constraints are crucial in excluding the possibility of wrong sign scenarios in the case where tan beta is below 1. We will also discuss the future prospects for probing the wrong sign scenarios at the next LHC run. Finally we will present a scenario where the alignment limit could be excluded due to non-decoupling in the case where the heavy CP-even Higgs is the one discovered at the LHC.

Charged higgs bosons in single top production at the LHC

We show that a light charged Higgs boson signal via tau(+/-)nu decay can be established at the Large Hadron Collider (LHC) also in the case of single top production. This process complements searches for the same signal in the case of charged Higgs bosons emerging from t (t) over bar production. The models accessible include the Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM) as well a variety of 2-Higgs Doublet Models (2HDMs). High energies and luminosities are however required, thereby restricting interest on this mode to the case of the LHC running at 14TeV with design configuration.

alpha-Co(OH)(2)/carbon nanofoam composite as electrochemical capacitor electrode operating at 2 V in aqueous medium

In this work, alpha-Co(OH)(2) is electrodeposited onto carbon nanofoam forming a composite electrode operating in a potential window of 2 V in aqueous medium. Prior to electrodeposition, the carbon nanofoam substrate is subjected to a functionalization process, which leads to an increase of about 40% in its specific capacitance value. Formation of cobalt hydroxide clusters onto the functionalized carbon nanofoam by pulse electrodeposition further enhances the specific capacitance of the electrode. The combination of these factors with an enlarged working potential window, results in a material with specific capacitance close to 300 F g(-1) at current density of 1 A g(-1), considering the total mass loading of the composite. This suggests the potential application of the prepared composites in high energy density electrochemical supercapacitors. (c) 2015 Elsevier B.V. All rights reserved.

Large pseudoscalar Yukawa couplings in the complex 2HDM

We start by presenting the current status of a complex flavour conserving two-Higgs doublet model. We will focus on some very interesting scenarios where unexpectedly the light Higgs couplings to leptons and to b-quarks can have a large pseudoscalar component with a vanishing scalar component. Predictions for the allowed parameter space at end of the next run with a total collected luminosity of 300 fb(-1) and 3000 fb(-1) are also discussed. These scenarios are not excluded by present data and most probably will survive the next LHC run. However, a measurement of the mixing angle phi(tau), between the scalar and pseudoscalar component of the 125 GeV Higgs, in the decay h -> tau(+)tau(-) will be able to probe many of these scenarios, even with low luminosity. Similarly, a measurement of phi(t) in the vertex (t) over bar th could help to constrain the low tan beta region in the Type I model.

Two-loop stability of a complex singlet extended Standard Model

Motivated by the dark matter and the baryon asymmetry problems, we analyze a complex singlet extension of the Standard Model with a Z(2) symmetry (which provides a dark matter candidate). After a detailed two-loop calculation of the renormalization group equations for the new scalar sector, we study the radiative stability of the model up to a high energy scale (with the constraint that the 126 GeV Higgs boson found at the LHC is in the spectrum) and find it requires the existence of a new scalar state mixing with the Higgs with a mass larger than 140 GeV. This bound is not very sensitive to the cutoff scale as long as the latter is larger than 10(10) GeV. We then include all experimental and observational constraints/measurements from collider data, from dark matter direct detection experiments, and from the Planck satellite and in addition force stability at least up to the grand unified theory scale, to find that the lower bound is raised to about 170 GeV, while the dark matter particle must be heavier than about 50 GeV.

Undoubtable signs of CP-violation in Higgs decays at the LHC run 2

With the discovery of the Higgs boson at the Large Hadron Collider the high energy physics community's attention has now turned to understanding the properties of the Higgs boson, together with the hope of finding more scalars during run 2. In this work we discuss scenarios where using a combination of three decays, involving the 125 GeV Higgs boson, the Z boson and at least one more scalar, an indisputable signal of CP-violation arises. We use a complex two-Higgs doublet model as a reference model and present some benchmark points that have passed all current experimental and theoretical constraints, and that have cross sections large enough to be probed during run 2.

Preserving the validity of the two-Higgs-doublet model up to the Planck scale

We examine the constraints on the two Higgs doublet model (2HDM) due to the stability of the scalar potential and absence of Landau poles at energy scales below the Planck scale. We employ the most general 2HDM that incorporates an approximately Standard Model (SM) Higgs boson with a flavor aligned Yukawa sector to eliminate potential tree-level Higgs-mediated flavor changing neutral currents. Using basis independent techniques, we exhibit robust regimes of the 2HDM parameter space with a 125 GeV SM-like Higgs boson that is stable and perturbative up to the Planck scale. Implications for the heavy scalar spectrum are exhibited.

Estudo comparativo entre o sistema convencional de arrefecimento e o arrefecedor evaporativo para os edifícios industriais portugueses

Em Portugal existem muitos espaços comerciais e industriais em que as necessidades térmicas de arrefecimento são muito superiores às necessidades de aquecimento devido aos ganhos internos que advêm da existência de equipamentos e da iluminação dos edifícios, assim como, da presença das pessoas. A instalação de sistemas convencionais de ar condicionado para espaços comerciais e industriais de grande dimensão está geralmente associada ao transporte de grandes caudais de ar, e consequentemente, a elevados consumos de energia primária, e também, elevados custos de investimento, de manutenção e de operação. O arrefecedor evaporativo é uma solução de climatização com elevada eficiência energética, cujo princípio de funcionamento promove a redução do consumo de energia primária nos edifícios. A metodologia utilizada baseou-se na criação de uma ferramenta informática de simulação do funcionamento de um protótipo de um arrefecedor evaporativo. Foi efetuada a modelação matemática das variáveis dinâmicas envolvidas, dos processos de transferência de calor e de massa, assim como dos balanços de energia que ocorrem no arrefecedor evaporativo. A ferramenta informática desenvolvida permite o dimensionamento do protótipo do arrefecedor evaporativo, sendo determinadas as caraterísticas técnicas (potência térmica, caudal, eficiência energética, consumo energético e consumo e água) de acordo com o tipo de edifício e com as condições climatéricas do ar exterior. Foram selecionados três dimensionamentos de arrefecedores evaporativos, representativos de condições reais de uma gama baixa, média e elevada de caudais de ar. Os resultados obtidos nas simulações mostram que a potência de arrefecimento (5,6 kW, 16,0 kW e 32,8 kW) e o consumo de água (8 l/h, 23,9 l/h e 48,96 l/h) aumentam com o caudal de ar do arrefecedor, 5.000 m3/h, 15.000 m3/h e 30.000 m3/h, respetivamente. A eficácia de permuta destes arrefecedores evaporativos, foi de 69%, 66% e 67%, respetivamente. Verificou-se que a alteração de zona climática de V1 para V2 implicou um aumento de 39% na potência de arrefecimento e de 20% no consumo de água, e que, a alteração de zona climática de V2 para V3 implicou um aumento de 39% na potência de arrefecimento e de 39% no consumo de água. O arrefecedor evaporativo apresenta valores de consumo de energia elétrica entre 40% a 80% inferiores aos dos sistemas de arrefecimento convencionais, sendo este efeito mais intenso quando a zona climática de verão se torna mais severa.

Redes de distribuição de gás natural: projeto e desenvolvimento

Atualmente o gás natural é a principal fonte de energia utilizada pela maioria dos europeus nos setores doméstico, terciário e industrial. É considerado a alternativa energética do futuro e a mais ecologicamente correta de que podemos dispor, numa escala compatível com as elevadas necessidades energéticas da Humanidade a nível global. Aliado a estes factos, surgem cada vez mais regras de boa prática, normas e legislação, nomeadamente especificações técnicas de forma a regular o setor e dotar as entidades intervenientes na conceção e controlo de uma instalação de rede de gás, de um conhecimento mais detalhado e atualizado sobre esta matéria. Esta dissertação pretende assim contribuir para a melhoria e modernização do desempenho de todos os que exercem funções neste setor, com vista ao aperfeiçoamento da qualidade e utilidade dos seus serviços. Este trabalho reúne o conjunto de informação técnica presente na legislação e normas de forma a preencher a eventual falha do conhecimento neste ramo por parte destes profissionais dotando-os de um conhecimento mais aprofundado, de modo a que possam executar corretamente e de forma eficaz o seu trabalho. Por outro lado, esta dissertação tem como objetivo o projeto e desenvolvimento de uma rede de distribuição de gás natural aplicado a três redes concretas: rede de distribuição, edifício e moradia. A conceção do projeto de instalação de gás inicia-se com a recolha de informação, seguindo-se o desenvolvimento do estudo do traçado. Assim, estão reunidas as condições para dimensionar e providenciar a escolha de materiais mais adequados para a execução da obra. A metodologia de dimensionamento adotada teve por base a equação dos gases perfeitos e a fórmula de Renouard simplificada, encontrando-se implementada numa folha de cálculo. Esta ferramenta de cálculo aliada à metodologia permite realizar de forma expedita o correto dimensionamento de uma rede de gás, bem como apurar se a velocidade de escoamento se encontra em conformidade com o definido no projeto.

Otimização de consumo energético de equipamento de grande potência

Um dos princípios da Gestão é: “If you cannot measure it, you cannot improve it.” In The Economist – 26.Dez.2008, idea of 19th century English physicist Lord Kelvin. Embora seja uma afirmação aplicável à gestão económica, também pode ser utilizada no domínio da gestão da energia. Este trabalho surge da necessidade sentida pela empresa Continental - Industria Têxtil do Ave, S.A. em efetuar uma atualização dos seus standards de produção, minimizando os seus consumos de eletricidade e gás natural. Foi necessário efetuar o levantamento dos consumos em diversas máquinas e equipamentos industriais, caracterizando e analisando os consumos ao longo de todo o processo produtivo. Para o tratamento de dados recolhidos foi desenvolvida uma folha de cálculo em MS Office ExcelTM com metodologia adequada ao equipamento em análise, que dará apoio ao decisor para a identificação dos aspetos que melhorem o processo produtivo e garantam uma elevada eficiência energética. Porém, não se enquadra no âmbito do Plano Nacional de Racionalização de Energia, sendo uma “auditoria energética” ao processo produtivo. Recentemente, a empresa, tem vindo a utilizar equipamentos eletrónicos que permitem otimizar o funcionamento mecânico dos equipamentos e das potências instaladas dos transformadores, na tentativa de racionalizar o consumo da energia elétrica. Outros equipamentos como, conversores de frequência para controlo de motores, balastros eletrónicos que substituem os convencionais balastros ferromagnéticos das lâmpadas de descarga fluorescente, têm sido incluídos ao nível das instalações elétricas, sendo gradualmente substituída a eletromecânica pela eletrónica. Este tipo de soluções vem deteriorar as formas de onda da corrente e da tensão do sistema pela introdução de distorções harmónicas. Faz ainda parte deste trabalho, um estudo de uma solução que melhore, simultaneamente o fator de potência e reduza as harmónicas presentes num posto de transformação localizado no seio da fábrica. Esta solução, permite melhorar a qualidade da energia elétrica e as condições de continuidade de serviço, garantindo melhores condições de exploração e incrementando a produtividade da empresa.

Optimização energética das estufas de secagem de uma indústria de cerâmica

A gestão de energia é um dos factores chave do sucesso de uma empresa e como qualquer outro factor de produção deve ser gerido continuamente e eficazmente. A gestão correcta do consumo de energia assume-se como crucial nas empresas do sector cerâmico pois exigem grande consumo de gás natural. Também a tendência de aumento do custo do gás natural tem induzido a necessidade de minimização do consumo de combustível nas indústrias e favorecido o desenvolvimento de novas abordagens para a optimização deste recurso natural. O trabalho apresentado nesta tese teve como objectivo a optimização da energia nas estufas de secagem na Fábrica de Cerâmica de Valadares S.A. A actividade desta empresa consiste na produção de louça sanitária envolvendo um consumo elevado de energia. Realizou-se um levantamento das condições técnicas/operacionais dos equipamentos em estudo e elaborou-se uma ferramenta de simulação que foi aplicada para realizar um balanço energético detalhado e diagnóstico da situação existente. No seguimento, foi efectuada uma análise de mercado, para elaboração do estudo económico da implementação das medidas sugeridas, nomeadamente, a recuperação dos gases de combustão que saem das três estufas que secam os moldes para as estufas de louça cerâmica. Optou-se por esta medida uma vez que reduzirá significativamente, em cerca de 50%, o consumo de combustível (gás natural) nas estufas de secagem. O tempo de retorno do investimento necessário para adquirir o equipamento é de, aproximadamente, 10 meses.

Utilização da Nanotecnologia para o desenvolvimento sustentável na indústria agro-alimentar

O crescimento populacional esperado para os próximos anos conduzirá à necessidade de aumentar a produção agrícola de modo a satisfazer o aumento da procura. Nos últimos anos tem-se assistido a uma evolução tecnológica nos sistemas de produção que tem permitido aumentar a produtividade agrícola, por vezes à custa de elevados consumos de energia e com práticas nem sempre ambientalmente corretas. Os desafios que se colocam atualmente são no sentido de melhorar a conservação de recursos escassos, como o solo e a água, de aumentar a eficiência de uso de fatores de produção, de encontrar novas culturas, do desenvolvimento da biotecnologia, da diminuição dos consumos energéticos e de melhorar ainda mais as tecnologias associadas à produção. De maneira a responder aos desafios emergentes da procura por alimentos, da escassez de terrenos agrícolas aráveis bem como da existência de pragas de insetos e de ervas daninhas, os pesticidas tem vindo a ser usados com maior frequência, tendo-se assistido a uma contaminação dos solos e águas subterrâneas, causando deste modo um risco para a saúde dos seres vivos. Neste sentido, vários fabricantes de pesticidas estão a desenvolver novas formulações contendo pesticidas encapsulados em nanopartículas como modo de aumentar a sua solubilidade em água, biodisponibilidade, volatilidade, estabilidade e eficácia. tendo por objetivo um desenvolvimento sustentável. Neste trabalho, procedeu-se ao estudo do encapsulamento do herbicida Oxadiargil (5-terc-butil-3-[2,4-dicloro-5-(2-propiniloxi)fenil]-1,3,4-oxadiazol-2(3H)-ona) com a 2-hidroxipropil-β-ciclodextrina (HP-β-CD). O estudo da formação do complexo de inclusão Oxadiargil - HP-β-CD foi realizado em diferentes meios, água desionizada, tampão acetato pH = 3,46 e pH = 5,34 e tampão fosfato pH = 7,45, com o objetivo de determinar e comparar a sua constante de estabilidade. Verificou-se, em qualquer dos casos, a ocorrência de uma relação linear entre o aumento da solubilidade do Oxadiargil e o aumento da concentração de HP-β-CD, com um declive inferior a um, o que indicia a formação de um complexo na proporção estequiométrica de 1:1. Os resultados obtidos permitiram concluir que o processo de complexação Oxadiargil - HP-β-CD não é muito influenciado pela constituição e pelo pH do meio. De facto, as constantes de estabilidade obtidas para a água desionizada e soluções-tampão pH = 3,46, pH = 5,34 e pH = 7,45 foram de 919 ± 25, 685 ± 13, 623 ± 17 e 753 ± 9, respetivamente. A solubilidade do complexo obtido nos estudos realizados, em diferentes meios, é cerca de 23 a 32 vezes superior à observada para o Oxadiargil livre. De forma a caracterizar o complexo Oxadiargil - HP-β-CD procedeu-se à sua síntese utilizando o método de “kneading”. O composto obtido foi caracterizado por Ressonância Magnética Nuclear (RMN) tendo-se confirmado a formação de um complexo de inclusão na proporção estequiométrica de 1:1. O complexo obtido é mais solúvel e porventura mais estável quimicamente. O encapsulamento permite uma redução da aplicação dos pesticidas diminuindo assim os custos e o impacto negativo no ambiente. Com a nanotecnologia é possível a libertação controlada dos pesticidas, aumentando a sua eficácia e fornecendo os meios necessários para um desenvolvimento sustentável.