The Higgs Era

Resumen

Después del descubrimiento de un bosón escalar con masa alrededor de 125, el Modelo Estándar parece funcionar perfectamente, pero todavía hay mucho espacio (y necesidad) para nueva física. A pesar de su enorme éxito, el Modelo Estándar deja muchas preguntas sin responder y muchas cuestiones abiertas. A falta del conocimiento de una simetría fundamental de la Naturaleza que nos indique el camino, hemos de analizar fenomenologicamente cualquier extensión del Modelo que pueda responder al menos a alguna de estas preguntas. En este trabajo estudiamos dos tipos de extensiones del Modelo Estándar, las dos relacionadas con el sector escalar. En la primera parte de la tesis estudiamos la posible existencia de fermiones pertenecientes a representaciones de orden superior del grupo SU3 de la Cromodinámica Cuántica. Sabemos que la Cromodinámica Cuántica se basa en el grupo de simetría SU3 de color y que los fermiones de la teoría pertenecen a la representación fundamental (de dimensión 3). Como no hay ninguna simetría fundamental de la Naturaleza que prohíba la existencia de tales objetos, la existencia de estos fermiones es plausible. Hemos analizado el impacto que dichos quarks exóticos puedan tener sobre el “running” de la constante de acoplamiento fuerte y las posibles implicaciones experimentales sobre la sección eficaz de producción del bosón de Higgs (suponiendo que estos fermiones obtienen también su masa mediante el mecanismo de Higgs). La segunda parte está dedicada al estudio exhaustivo del Modelo Alineado de los dos Dobletes de Higgs teniendo en cuenta los datos experimentales de las colaboraciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC) y también los análisis previos en el sector de sabor, física de precisión, el momento anómalo del muón, etc. En los dos primeros capítulos dedicados a este tema, estudiamos las implicaciones de los datos de los dos experimentos del LHC y los resultados previos de sabor, sobre el espacio de parámetros del modelo. También estudiamos las búsquedas experimentales de bosones adicionales de Higgs, especialmente un Higgs cargado decayendo a dos fermiones y a dos fermiones y un bosón W . Después estudiamos la fenomenología de un Higgs cargado fermiofóbico (no se acopla a fermiones a nivel árbol). En este caso particular todas las restricciones experimentales obtenidas anteriormente son evadidas de forma trivial. Analizamos, por tanto, las nuevas vías de producción y también las formas de desintegración de dicha partícula. Se incluyen también las correcciones de la Cromodinámica Cuántica a “next to leading order” para la sección eficaz de producción y se tienen en cuenta todas las restricciones experimentales aplicables. En el penúltimo capítulo analizamos el momento anómalo del muón a dos “loops” en teoría de perturbaciones. Concluimos que los diagramas más relevantes (de tipo Barr-Zee) analizados previamente en la literatura no son los únicos que pueden añadir contribuciones significativas y que, para una comprensión mas completa, es necesario un análisis de diagramas adicionales. Estos nuevos diagramas adquieren especial relevancia dentro de modelo alineado y pueden reducir e incluso llegar a explicar la discrepancia entre el valor medido experimentalmente y la predicción teórica del momento anómalo del muón. Finalmente en el último capítulo actualizamos partes relevantes de los estudios previos utilizando los últimos datos experimentales del LHC.