Spin zero windows to new physics
- Autores: Rocío del Rey Bajo
- Directores de la Tesis: M. Belén Gavela (dir. tes.)
- Lectura: En la Universidad Autónoma de Madrid ( España ) en 2018
- Idioma: inglés
- Número de páginas: 240
- Tribunal Calificador de la Tesis: Joerg Jaeckel (presid.), Jesús María Moreno Moreno (secret.), Verónica Sanz González (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Física Teórica por la Universidad Autónoma de Madrid
- Materias:
- Enlaces
- Tesis en acceso abierto en: Biblos-e Archivo
- Resumen
Hasta recientemente, todas las partículas fundamentales conocidas eran fermiones o bosones gauge, pero el descubrimiento en 2012 de una resonancia de spin cero en el LHC cambió el panorama con la inclusión de un nuevo escalar identificado como el bosón de Higgs. La pregunta ahora es si el descubrimiento del Higgs culmina una búsqueda esencial de la humanidad o, al contrario, anuncia la existencia de nuevo territorio aún por explorar. Entre las pistas que sugieren que el modelo estándar (ME) está aún incompleto se encuentran por un lado una serie de observaciones que no se explican en esta teoría. Las principales en este sentido son las masas de los neutrinos, la asimetría materia-antimateria y el problema de la materia oscura. Además de éstas, el establecimiento del ME suscita algunas preocupaciones respecto a su estructura o consistencia teórica, de entre las cuales las más preocupantes aparecen en forma de ajustes finos que se deben imponer sobre algunos parámetros del Lagrangiano. Ejemplos de este tipo son el problema del sabor, el problema de la jerarquía electrdébil (ED) y el problema CP fuerte. Esta tesis presta especial atención a problemas de ajuste fino como los dos últimos. Se han estudiado soluciones a los problemas de ajuste fino en las que aparecen simetrías espontáneamente rotas y bosones de Goldstone.
En un primer paso, una propuesta teórica se enfrenta a dos problemas de ajuste fino de manera simultánea: se estudia la extensión mínima de los modelos de Higgs compuesto –que son una solución al problema de la jerarquía ED– que permita también implementar el axión como solución al problema CP fuerte. Se encuentra que esto se puede llevar a cabo con la simple incorporación de un único escalar complejo al espectro de estos modelos que permite hacerlos invariantes PQ à la KSVZ. Se estudian las caracter´sticas de esta clase de modelos y sus señales experimentales en el acoplo del axión a dos fotones.
En un segundo paso más fenomenológico, se aborda la búsqueda de bosones de Goldstone en general, utilizando y desarrollando la herramienta de los Lagrangianos efectivos para identificar nuevas propuestas experimentales en la búsqueda de axiones y partículas-tipo-axión (PTA –o PPTA en plural–). El Lagrangiano efectivo no-lineal de las interacciones del axión a los campos del ME se formula por primera vez. Además, se hace un amplio estudio fenomenológico que aporta nuevas avenidas en la búsqueda de axiones y PPTA aprovechando las altas energías disponibles en el LHC, mediante señales nuevas como mono-W, mono-Z y mono-h.
Un tercer paso en la exploración del sector de espín cero se concentrará en el caso de un candidato escalar a materia oscura, reconsiderando el estatus fenomenológico del escenario llamado portal de Higgs a la luz de una formulación más general de las teorías efectivas de campos y de nuevas señales en el LHC. Se encuentra que gracias a una series de acoplos del escalar real con los bosones gauge y con el Higgs que aparecen al nivel dominante en la explansión, el portal, que en su formulación estándar estaba muy constreñido, se está realmente abierto.
