Fenomenología del quark top en la búsqueda de nueva física

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2015-07-16

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

NUEVA FISICA - QUARK TOP - TEVATRON - LHC - NEW PHYSICS - TOP QUARK - TEVATRON - LHC

Descripción:

El quark top fue descubierto en 1995 en el colisionador Tevatron de p¯p, en Fermilab. Es la partícula elemental más masiva que se conoce. El alto valor de su masa,significativamente por encima de la de los demás fermiones, y el de su acoplamientoal bosón de Higgs, sugieren que podría jugar un papel muy importante en el mecanismode ruptura de simetría electrodébil. Sin embargo, su fenomenología no ha sidoexplorada completamente, dejando abierta la posibilidad de una potencial conexióncon nueva física (NP del inglés New Physics). Si bien el Modelo Estándar (SM, del inglés Standard Model) explica prácticamentetodos los resultados experimentales de colisionadores de manera notablemente exitosa,no puede ser considerado una teoría completa. El SM no puede explicar, entreotras cosas, las observaciones que indican presencia de materia oscura, la asimetríamateria-antimateria del universo actual y el mecanismo de generación de masa de losneutrinos. Además, el SM no incorpora la gravedad ya que no se ha descubierto aúnla manera de hacerlo en el marco de la mecánica cuántica y presenta un problema denaturalidad relacionado con la escala de ruptura electrodébil y la escala de Planck. Esto ha motivado que en una gran cantidad de extensiones del SM se espere NP apartir de la escala del TeV. Muchas de estas extensiones incorporan interacciones concorrientes neutras de cambio de sabor (FCNCs del inglés Flavour Changing Neutral Currents), con materia oscura (DM, del inglés Dark Matter), y con nuevos quarksvectoriales pesados. En este trabajo investigamos la fenomenología del quark top enla búsqueda de nueva física, en escenarios más allá del SM que introducen este tipo deinteracciones y las usamos para abarcar distintas anomalías experimentales y hacerpredicciones para intentar trazar el camino hacia su resolución. Uno de los resultados que están en desacuerdo con el SM es la asimetría forwardbackward medida en el Tevatron. La asimetría de carga por el contrario, medida en el Gran Colisionador Hadrónico, (LHC del inglés Large Hadron Collider), no presentadiscrepancia con la predicción teórica. Motivados por conciliar el aparente conflictoentre ambas mediciones, proponemos un modelo con un bosón de gauge Z0 que interactúamediante FCNCs y estudiamos su fenomenología en ambos aceleradores departículas. El modelo Z´ introducido arriba, predice la existencia de la señal de monotop,que consiste en un quark top en asociación con una cantidad considerable de energíatransversa faltante. Esta señal es una característica de varios modelos de NP,mientras que en el SM se encuentra suprimida. La producción de monotop se puedeinvestigar mediante dos modos no correlacionados dependiendo del decaimiento delquark top: el modo hadrónico y el leptónico. El modo hadrónico ha sido estudiado conanterioridad, en este trabajo exploramos el modo leptónico que goza de la ventaja deser considerablemente más limpio que el hadrónico. Así, estudiamos la producción ydetección de monotops leptónicos en el LHC no sólo en el modelo Z0, sino tambiénen otros dos escenarios que también presentan FCNCs. Por último, investigamos un modelo motivado por el problema de jerarquía del SM, en el cual el SM se extiende con operadores efectivos que parametrizan física auna escala de alta energía. Ampliamos el sector de Yukawa con un quark pesado de tipovectorial, singlete del grupo de gauge de SU(2), que se mezcla predominantementecon el quark top del SM, y el sector escalar con un triplete escalar real. Encontramosque en este modelo el quark vectorial pesado tiene nuevos modos de decaimiento queno han sido considerados previamente en la literatura, algunos de ellos conducen aseñales con una alta multiplicidad de quarks top. Palabras clave: Nueva Física, quark top, Tevatron, LHC.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n5810_ColuccioLeskow