Estudo fenomenológico extensivo em modelos de matéria escura

• Autor(a) principal: Duarte, Laura Cristina [UNESP]
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Tese
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UNESP
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/11449/214664
• topic: matéria escura; fenomenologia; Matéria escura (Astronomia); Teorias fenomenológicas (Física); Matéria interestelar; Dark Matter; Phenomenolgy

O trabalho apresentado nesta tese tem como objetivo o estudo fenomenológico de modelos de Matéria Escura. Abordamos três diferentes teorias, o modelo escotogênico singleto + tripleto, o modelo com férmions de dimensão canônica de massa um e uma versão minimamente modificada do modelo com uma dimensão extra Universal. Reexaminamos o modelo escotogênico singleto + tripleto que possui uma fenomenologia viável e substancialmente mais rica que a primeira versão proposta do modelo, o escotogênico simples. Fizemos um estudo fenomenológico mais detalhado do candidato escalar de Matéria Escura dessa teoria, atualizando as principais restrições teóricas e experimentais. Investigamos a detecção direta nos experimentos atuais e fizemos uma análise de detecção indireta por meio de raios-γ. Além disso, estudamos o sinal monojato no LHC e concluímos que esse estado final pode ser relevante para pesquisas futuras no LHC para luminosidades mais altas que serão acessíveis ao HL-LHC. O estudo do modelo com o férmion de dimensão canônica de massa um foi realizado utilizando um viés mais teórico. Calculamos as amplitudes de espalhamento para a autointeração do novo férmion e para seu acoplamento com o bóson de Higgs. Analisamos o caso especial em que esse férmion está restrito a mover-se sobre o eixo-z, conhecido como o eixo em que sua localidade é obtida. Verificamos que a probabilidade de que os espalhamentos ocorram é garantida nesse limite, já que as amplitudes obtidas são convergentes. Retomando a fenomenologia, analisamos a Matéria Escura fermiônica no contexto do modelo com uma dimensão extra Universal, modificado através da inclusão de operadores de dimensão canônica de massa cinco. Estabelecemos limites no espaço de parâmetros dessa teoria utilizando dados do canal monojato e confrontando os resultados com dados cosmológicos de densidade de relíquia. Verificamos que existe um intervalo de escala de compactificação e massas de Matéria Escura compatíveis com os limites experimentais e cosmológicos.