Busca por matéria escura: uma análise fenomenológica, do Planck ao LHC
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 2019 |
Tipo de documento: | Tese |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19482 |
Resumo: | In this thesis we will analyze the problem of Dark Matter (DM) from the Particle Physics point of view proposing and scrutinizing interaction models for a new weakly interacting massive particle (WIMP) considering it as the hole matter content of the dark sector of the Universe. We analyze two possibilities, in a first contribution, we discuss the phenomenology of a Majorana fermion as a dark matter candidate interacting only through the anapole moment, in other words, the mediator is the photon considering an effective Lagrangian, add that we apply a simplified models as well where the anapole moment is generated by loop level due to electric charged scalar. As our main contribution, we examine the possibility of the dark matter be produced and detected in the LHC using artificial intelligence algorithms. We perform a comparison between our results and the prospects of one of the most powerful next-generation experiment which considers the direct detection approaches showing the most effective values for the parameter space that favors collider detection. In a second moment, we studied the lepton flavor violation induced by dark matter. We focus our analysis considering the gauge extension of the standard model SU(3)c SU(3)L U(1)N so-called 3-3-1 with right-handed neutrinos. We will show that the new neutral vector gauge boson (namely Z0) gives the major contribution to both the relic abundance, its production in the early Universe, and a possible direct detection interaction for the dark matter in this model. In addition, we will shown that future experiments looking for LFV (VOENA, 2017; RENGA, 2018), in the decay process μ -> ey, will provide extremely relevant complementary links to DM, being able to probe much of the model’s parameter space (for the DM physics). |
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Busca por matéria escura: uma análise fenomenológica, do Planck ao LHCMatéria escuraFísica de aceleradorClassificação de eventosAprendizado de máquinaInteligência artificialViolação de sabor no Setor LeptônicoDark matterCollider physicsEvent classificationMachine learningArtificial IntelligenceLepton Flavor ViolationCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICAIn this thesis we will analyze the problem of Dark Matter (DM) from the Particle Physics point of view proposing and scrutinizing interaction models for a new weakly interacting massive particle (WIMP) considering it as the hole matter content of the dark sector of the Universe. We analyze two possibilities, in a first contribution, we discuss the phenomenology of a Majorana fermion as a dark matter candidate interacting only through the anapole moment, in other words, the mediator is the photon considering an effective Lagrangian, add that we apply a simplified models as well where the anapole moment is generated by loop level due to electric charged scalar. As our main contribution, we examine the possibility of the dark matter be produced and detected in the LHC using artificial intelligence algorithms. We perform a comparison between our results and the prospects of one of the most powerful next-generation experiment which considers the direct detection approaches showing the most effective values for the parameter space that favors collider detection. In a second moment, we studied the lepton flavor violation induced by dark matter. We focus our analysis considering the gauge extension of the standard model SU(3)c SU(3)L U(1)N so-called 3-3-1 with right-handed neutrinos. We will show that the new neutral vector gauge boson (namely Z0) gives the major contribution to both the relic abundance, its production in the early Universe, and a possible direct detection interaction for the dark matter in this model. In addition, we will shown that future experiments looking for LFV (VOENA, 2017; RENGA, 2018), in the decay process μ -> ey, will provide extremely relevant complementary links to DM, being able to probe much of the model’s parameter space (for the DM physics).Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESNesta tese analisaremos o problema da Matéria Escura (ME) sob o ponto de vista da Física de Partículas, propondo e investigando modelos de interação para uma nova partícula massiva fracamente interagente (do inglês WIMP) que, em princípio, componha todo o conteúdo escuro de matéria do Universo. Analisaremos duas possibilidades. Em uma primeira contribuição, discutiremos a fenomenologia de um férmion de Majorana interagindo unicamente via momento anapolar, ou seja, o mediador entre a ME e as partículas do modelo padrão da física de partículas (MP) é feita através do fóton, partindo de uma Lagrangiana efetiva, mas também estudando este efeito por intermédio de um modelo simplificado, onde o momento anapolar é gerado, em correções radiativas, por escalares carregados eletricamente. Como nossa principal contribuição, verificamos a possibilidade da matéria escura ser produzida e detectada no LHC utilizando uma nova abordagem usando algoritmos de Inteligência Artificial. Nossos resultados foram comparados a um futuro experimento de detecção direta (um dos mais restritivos), mostrando o espaço de parâmetros mais efetivo para uma possível descoberta no LHC. Em um segundo momento, estudamos a geração do efeito de violação de sabor no setor leptônico (LFV) formado pela ME. Focamos nossa pesquisa na extensão de gauge do modelo padrão SU(3)c SU(3)L U(1)N, chamada 3-3-1 com neutrinos de mão direita. Veremos que o novo bóson vetorial neutro (Z0) fornece a maior contribuição tanto para a abundância da relíquia, sua produção no Universo primordial, quanto à detecção de forma direta da matéria escura do modelo. Além disto, será mostrado que os futuros experimentos que buscam por LFV (VOENA, 2017; RENGA, 2018), no processo de decaimento μ -> ey, irão prover vínculos complementares extremamente relevantes para a ME, sendo capazes de sondar grande parte do espaço de parâmetros do modelo (relevante para a física da ME).Universidade Federal da ParaíbaBrasilFísicaPrograma de Pós-Graduação em FísicaUFPBAlves, Alexandrehttp://lattes.cnpq.br/7323339163869801Santos, Antonio Carlos Oliveira2021-02-20T23:32:13Z2019-12-302021-02-20T23:32:13Z2019-08-29info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/19482porhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2021-08-11T19:37:38Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/19482Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttps://repositorio.ufpb.br/PUBhttp://tede.biblioteca.ufpb.br:8080/oai/requestdiretoria@ufpb.br|| diretoria@ufpb.bropendoar:2021-08-11T19:37:38Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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In this thesis we will analyze the problem of Dark Matter (DM) from the Particle Physics point of view proposing and scrutinizing interaction models for a new weakly interacting massive particle (WIMP) considering it as the hole matter content of the dark sector of the Universe. We analyze two possibilities, in a first contribution, we discuss the phenomenology of a Majorana fermion as a dark matter candidate interacting only through the anapole moment, in other words, the mediator is the photon considering an effective Lagrangian, add that we apply a simplified models as well where the anapole moment is generated by loop level due to electric charged scalar. As our main contribution, we examine the possibility of the dark matter be produced and detected in the LHC using artificial intelligence algorithms. We perform a comparison between our results and the prospects of one of the most powerful next-generation experiment which considers the direct detection approaches showing the most effective values for the parameter space that favors collider detection. In a second moment, we studied the lepton flavor violation induced by dark matter. We focus our analysis considering the gauge extension of the standard model SU(3)c SU(3)L U(1)N so-called 3-3-1 with right-handed neutrinos. We will show that the new neutral vector gauge boson (namely Z0) gives the major contribution to both the relic abundance, its production in the early Universe, and a possible direct detection interaction for the dark matter in this model. In addition, we will shown that future experiments looking for LFV (VOENA, 2017; RENGA, 2018), in the decay process μ -> ey, will provide extremely relevant complementary links to DM, being able to probe much of the model’s parameter space (for the DM physics). |
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