Implicações cosmológicas de extensões do modelo padrão
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| Data de Publicação: | 2019 |
| Tipo de documento: | Tese |
| Idioma: | por |
| Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) |
| Texto Completo: | https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637837 |
Resumo: | Orientador: Marcelo Moraes Guzzo |
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Implicações cosmológicas de extensões do modelo padrãoCosmological implications of standard model extensionsCosmologiaMatéria escura (Astronomia)Extensões de modelo padrãoCosmologyDark matter (Astronomy)Standard model extensionsOrientador: Marcelo Moraes GuzzoTese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Este trabalho versa sobre o uso de argumentos cosmológicos para a imposição de restrições a extensões do Modelo Padrão de Partículas Elementares. Os modelos escolhidos para a análise foram o modelo 3L3R (uma versão Left-Right do 3-3-1) e o 3-3-1LHN, baseado no grupo de gauge $SU(3)_C\otimes SU(3)_L\otimes U(1)_N$. Em particular, estudou-se a viabilidade de candidatos à Matéria Escura (DM) propostos pelos mesmos. A DM que surge no 3L3R é um {\it neutrino estéril}, $N_L$, concebido para estar com massa da ordem de keV. A produção térmica destes neutrinos permite relacionar sua temperatura de desacoplamento, $T_{N_LD}$, com seu impacto sobre $\Delta N_{eff}$ e $\Omega_{DM}$. Em $1\sigma$, $\Delta N_{eff}$ exige $T_{N_LD}\geq198.5$ MeV e implica $M_U\geq2.6$ TeV para o mediador $U^\pm$. Se for Matéria Escura Morna, $\Omega_{DM}$ exige $M_{N_L}$ entre 40 e 100 eV. Estes são valores em forte tensão com os sugeridos para este tipo de candidato na literatura, ainda que não excluídos. Para o 3-3-1LHN, o candidato é um WIMP, $N_1$. A análise conjunta de $\Omega_{DM}$, limites de LHC e experimentos de detecção direta atuais (LUX e XENON1T) e projetados (XENONnT e DARWIN) permite a obtenção de limites robustos para a massa do bóson $Z^\prime$ e da matéria escura, $N_1$. Os limites atuais ditam $M_{Z^\prime}>4.1$ TeV e $M_{N_1}>1.8$ TeV, que pode ser aumentado para $M_{Z^\prime}>4.9$ TeV e $M_{N_1}>2.6$ TeV quando os resultados de 2 anos de XENON1T forem liberados. XENONnT e DARWIN elevam os valores mínimos para ($M_{Z^\prime}>8$ TeV, $M_{N_1}>4.2$ TeV) e ($M_{Z^\prime}>11.3$ TeV, $M_{N_1}>6$ TeV), respectivamente. Processos LFV mediados por $N_1$ também são possíveis, e satisfazem as restrições atuais se o produto das matrizes de mistura for $\left|U^{N_1e*}U^{N_1\mu}\right|=10^{-3.8}$Abstract: This thesis studies the use of cosmological arguments to impose restrictions to extensions of the Standard Model of Particle Physics. The chosen models are the 3L3R (a Left-Right version of the 3-3-1) and the 3-3-1LHN, based on the $SU(3)_C\otimes SU(3)_L\otimes U(1)_N$ gauge group. In particular, the viability of Dark Matter candidates proposed by these models is analysed. The DM proposed by the 3L3R is a {\it sterile neutrino}, $N_L$, conceived to be in keV mass range. The thermal production of these neutrinos allows to relate its decoupling temperature, $T_{N_LD}$, with its impact on $\Delta N_{eff}$ and $\Omega_{DM}$. At $1\sigma$, $\Delta N_{eff}$ demands $T_{N_LD}\geq198.5$ MeV, and implies $M_U\geq2.6$ TeV for the $U^\pm$ boson. If $N_L$ is Warm Dark Matter, $\Omega_{DM}$ needs $M_{N}\in[40,100]$ eV. These masses are in strong tension with suggested values for this kind of candidate in the literature, although not excluded. For the 3-3-1LHN, the candidate is a WIMP, $N_1$. The combined analysis of $\Omega_{DM}$, LHC limits, current (LUX and XENON1T) and projected (XENONnT and DARWIN) Direct Detection Experiments gives robust limits for the $Z^\prime$ and $N_{1}$ mass. Current limits are $M_{Z^\prime}>4.1$ TeV and $M_{N_1}>1.8$ TeV. This can be enhanced to $M_{Z^\prime}>4.9$ TeV and $M_{N_1}>2.6$ TeV when the 2-year exposure results of XENON1T is published. XENONnT and DARWIN projections give stronger constraints, ($M_{Z^\prime}>8$ TeV, $M_{N_1}>4.2$ TeV) and ($M_{Z^\prime}>11.3$ TeV, $M_{N_1}>6$ TeV), respectively. LFV processes mediated by $N_1$ are also possible, and satisfy current constraints if the product of mixing matrices is $\left|U^{N_1e*}U^{N_1\mu}\right|=10^{-3.8}$DoutoradoFísicaDoutor em CiênciasCNPQ141219/2014-9[s.n.]Guzzo, Marcelo Moraes, 1963-Sobreira, FláviaDias, Alex GomesPeres, Orlando Luis GoulartMoura Junior, Célio Adrega deUniversidade Estadual de Campinas. Instituto de Física Gleb WataghinPrograma de Pós-Graduação em FísicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASFerreira, César Peixoto, 1986-20192019-11-01T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (106 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637837FERREIRA, César Peixoto. Implicações cosmológicas de extensões do modelo padrão. 2019. 1 recurso online (106 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1637837. Acesso em: 15 mai. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1096760Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2020-01-13T16:34:05Zoai::1096760Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2020-01-13T16:34:05Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false |
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