Resumen de Sampling the μνSSM in the light of experimental data
Las características de las señales del bosón escalar descubierto porlas Colaboraciones ATLAS y CMS, en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC) en 2012, indican que esta resonancia es compatible con las expectativas para el bosón de Higgs del Modelo Estándar (SM) de la física de partículas. Por lo tanto, esta partícula representa la última evidencia que faltaba a favor del SM, para explicar las partículas elementales conocidas y sus interacciones. Sin embargo, hay cuestiones relevantes que no se pueden responder en el marco teórico del SM, como por ejemplo el origen del potencial de Higgs que produce la ruptura de la simetría electrodébil (EWSB), la solución del problema de las jerarquías, el origen de las masas y ángulos de mezcla de los neutrinos, la naturaleza de la materia oscura (DM), la solución al problema CP de las interacciones fuertes, el origen de la asimetría entre la materia y la anti-materia, o cómo acomodar la interacción gravitacional.
Desde el punto de vista teórico, se han propuesto muchas teorías para abordar estas cuestiones. Aunque la motivación para cada una de ellas puede diferir, el factor común para la mayoría es que el contenido de partículas del SM tiene que aumentarse y se espera que las nuevas partículas aparezcan a escalas no muy alejadas de la escala Electrodébil (EW).
Entre un puñado de teorías elegibles más allá del Modelo Estándar (BSM), la Supersimetría (SUSY) a la escala EW ha recibido una gran atención durante un largo período de tiempo, tanto desde la perspectiva teórica como experimental. SUSY es una simetría que proporciona una conexión entre fermiones y bosones, de tal manera que para cada partícula del SM existe una compañera supersimétrica (también llamada sparticle) con los mismos números cuánticos pero con media unidad menos de espín. Así, el principio supersimétrico permite que cada bosón (fermión) del SM tenga una compañera supersimétrica que es un fermión (bosón). Como consecuencia, SUSY predice un gran número de nuevas partículas que podrían ser descubiertas en el LHC o en la próxima generación de colisionadores. Sin embargo, no se ha detectado todavía ninguna partícula supersimétrica, a pesar de las numerosas búsquedas y de los tremendos esfuerzos de las colaboraciones experimentales. Por tanto, los espacios de parámetros de los modelos supersimétricos parecen reducirse considerablemente. Se deduce entonces que es crucial llevar a cabo estudios exhaustivos de la situación actual de los distintos modelos.
En esta tesis, consideramos el `μ from υ' Supersymmetric Standard Model (μυSSM) como el modelo teórico a analizar. Además de las ventajas habituales de los modelos supersimétricos, el μυSSM, a través de la presencia de tres familias de supercampos de neutrinos right-handed puede resolver simultáneamente el problema μ del Minimal Supersymmetric Standard Model (MSSM), así como el problema υ, siendo capaz de reproducir correctamente las masas de los neutrinos y sus ángulos de mezcla. También puede propocionar un buen candidato a DM, el gravitino.
En los modelos supersimétricos, la presencia de términos que violan los números bariónico y leptónico predice una desintegración demasiado rápida del proton y usualmente se utiliza la simetría de paridad R para prohibir que los mismos aparezcan en el Lagrangiano. Esta estrategia da lugar a modelos que conservan la paridad R (RPC), tales como el MSSM. Por el contrario, el μυSSM es un modelo en el que la paridad R se viola (RPV) debido a nuevos acoplamientos que involucran a los neutrinos right-handed, los cuales violan por tanto el número leptónico (siendo inofensivos para el desintegración del proton). Como la partícula supersimétrica más ligera (LSP) no es por tanto estable en el μυSSM, se generan nuevas señasles en los colisionadores, tales como la producción de vértices desplazados, multileptones o nuevos canales de desintegración.
El objetivo de esta tesis es estudiar a fondo el espacio de parámetros del μυSSM a la luz de los datos experimentales actuales, utilizando un método muy potente basado en el análisis de datos y probabilidad. En concreto, estudiamos las regiones viables que son compatibles con los datos del Higgs y de las oscilaciones de neutrinos, así como con una clase de observables de sabor. Por un lado, analizamos aquellas regiones que pueden ser exploradas en el funcionamiento actual y futuro del LHC a través del sector extendido de Higgs del μυSSM, que en general consiste en dos dobletes de Higgs mezclados con las tres familias de sneutrinos. Después, aplicamos esta estrategia para estudiar la compatibilidad del sneutrino left como un candidato interesante a LSP en el μυSSM, con las búsquedas actuales de dileptones desplazados. Por otro lado, también analizamos las regiones que pueden explicar un viejo rompecabezas del SM, a saber, la desviación del valor medido del momento magnético anómalo del muón con respecto a la predicción teórica.
