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DISPERSIÓN DE MATERIA OSCURA LIGERA Y VIOLACIÓN DE SABOR LEPTÓNICO EN EXTENSIONES U(1) NO UNIVERSALES DE FAMILIA
Resumen
En el marco de dos extensiones con simetría U(1) adicionales al grupo del Modelo Estándar de partículas elementales, se propone realizar estudios relacionados con el misterio de la naturaleza de la materia oscura y procesos relacionados con la violación de sabor leptónico. Por un lado, a pesar de las evidencias gravitacionales de la presencia de materia oscura a partir de observaciones astronómicas y cosmológicas, los numerosos experimentos de detección directa no han reportado señales de partículas de materia oscura dispersando núcleos atómicos. Desde el punto de vista teórico, usualmente se asume que estas partículas son relativamente pesadas (con masas mayores a 1 GeV) y débilmente interactuantes, capaces de depositar energía en núcleos atómicos. Pero la falta de evidencia de este tipo de dispersiones ha llevado a reconsiderar esta suposición, y se han empezado a constituir estudios con materia oscura ligera (del orden de 1 MeV), los cuales no alcanzan a interactuar con los núcleos sino con las capas electrónicas más externas de los átomos. En base a esta idea, en este proyecto se propone un modelo con simetría U(1) con carga de número leptónico muón menos tauón con la adición de un singlete fermiónico como candidato a materia oscura. El acoplamiento entre la partícula de materia oscura y un electrón se genera por un termino cinético que mezcla el nuevo grupo U(1) con el de hipercarga, donde un fotón oscuro media la interacción. A partir de este modelamiento, se pretende obtener las amplitudes y secciones eficaces teóricas que permita estimar la cantidad de electrones de átomos ionizados debido a colisiones de partículas de materia oscura, e implementar las herramientas computacionales necesarias que permitan obtener los observables apropiados para compararlo con datos experimentales, y así encontrar restricciones a los parámetros libres del modelo. Por otro lado, el modelo estándar asume la conservación del sabor leptónico en las interacciones entre leptones cargados, quarks y bosones. Sin embargo, la colaboración LHCb del experimento CERN-LHC recientemente reportó nuevos datos de un mesón B decayendo en electrones y muones, lo que indicaría violación de la universalidad leptónica y la necesidad de proponer extensiones teóricas para explicar esta anomalía. Con esta motivación, se considera una extensión U(1) no universal de familia y la adición de nuevas partículas exóticas cuyos acoples con bosones neutros generen cambios de sabor, y de esta manera estudiar posibles procesos de violación de sabor leptónico. A partir de los cálculos de ancho de decaimiento, se espera poder comparar las predicciones del modelo con los datos reportados y así acotar regiones permitidas que hagan viable al modelo.
Convocatoria
Nombre de la convocatoria:CONVOCATORIA DE LA FACULTAD DE CIENCIAS SEDE BOGOTÁ DE LA UNIVERSIDAD NACIONAL DE COLOMBIA PARA APOYO A PROYECTOS DE INVESTIGACIÓN 2022
Modalidad:Modalidad única
Responsable