Resumen de Dark matter phenomenology: sterile neutrino portal and gravitational portal in extra-dimensions
El Modelo Estándar de Interacciones Fundamentales (SM) representa una de las teorías más precisas de la física. Entre las predicciones del SM encontramos, por ejemplo, el momento magnético anómalo del electrón a_e = 0,001159652181643 (764). Esta predicción coincide con los resultados experimentales en más de diez dígitos significativos, la predicción más precisa en la historia de la física. Sin embargo, hoy en día tenemos varias evidencias de que el SM solo explica el 5% del contenido de materia del Universo. El otro 95% está compuesto por las denominadas Energía Oscura y Materia Oscura. Como sugieren sus nombres, la naturaleza de estos dos componentes del contenido de energía / materia del Universo aún no está clara y representa uno de los desafíos más importantes para los físicos de partículas. En esta Tesis nos hemos centrado en el estudio de la fenomenología de uno de estos misteriosos componentes del Universo, la Materia Oscura. Aunque tenemos muchas evidencias de su existencia, este nuevo tipo de materia aún no ha sido detectada. Como consecuencia, el abanico de modelos que pueden explicar las propiedades de la Materia Oscura es enorme. En el presente trabajo proponemos y estudiamos varios modelos de Materia Oscura, estableciendo límites mediante el uso de resultados experimentales. Esta Tesis está organizada en tres partes: introducción (Parte I), investigación científica (Parte II) y Resumen (Parte III). Primero, en la Parte I proporcionamos una descripción general del estado actual de la física de la Materia Oscura: el Capítulo 1 explica las propiedades fundamentales del Modelo Estándar, mostrando sus diferentes problemas abiertos. En el Capítulo 2 revisamos el modelo cosmológico estándar ΛCDM. El capítulo 3 resume las propiedades y evidencias fundamentales de la Materia Oscura. El Capítulo 4 trata sobre las herramientas necesarias para comprender la evolución térmica de las “reliquias” frías, que juegan un papel central en esta Tesis. En el capítulo 5 revisamos el panorama experimental de la Materia Oscura, centrándonos en la Detección Directa y la Detección Indirecta. El capítulo 6 analiza las herramientas fundamentales para comprender los modelos extra dimensionales. Para concluir, en el Capítulo 7 resumimos los resultados más importantes de las publicaciones que componen esta Tesis. En la parte II se presenta una colección completa de los artículos utilizados en este trabajo. Dicha colección consta, en total, de 4 publicaciones. En ellas se aborda el estudio de diferentes modelos que intentan explicar la actual abundancia de materia oscura. En el primer artículo se realiza un profundo estudio sobre la Detección Indirecta en el modelo “Sterile neutrino portal”, el cual trata de dar solución al problema de la masa de neutrinos y de la Materia Oscura al mismo tiempo. En los tres artículos siguientes se estudia la posibilidad de que la Materia Oscura únicamente sufra interacción gravitatoria. Generar la abundancia actual de Materia Oscura bajo este supuesto es difícil, por este motivo hemos explorado diferentes modelos de dimensiones extra, los cuales se explican detalladamente en esta colección de artículos. Finalmente, la Parte III consiste en un resumen de la Tesis en español. Este resumen está compuesto por dos partes. En la primera parte se explican de forma general las características, evidencias, etc. de la Materia Oscura, mientras que en la segunda parte se resumen los artículos que componen la presente Tesis.
