Extensões do modelo padrão das partículas elementares e nova física na escala dos TeV

Resumo

Este projeto propõe-se a investigar, teoricamente, extensões do Modelo Padrão que podem descrever uma física nova na escala de energia dos TeV. A razão principal que leva a um interesse imediato nessas escalas de energia é que elas começam a ser testadas experimentalmente a partir de agora com a nova geração de experimentos. É, portanto, um tema central em física de partículas elementares a investigação de teorias candidatas ao posto do novo Modelo Padrão, e que possam ser confrontadas com os fatos experimentais. Atualmente, as extensões propostas para o Modelo Padrão são motivadas pelos novos resultados experimentais, não só no campo das partículas elementares, mas também na cosmologia e astrofísica. A pequena massa dos neutrinos, a surpreendente estabilidade da matéria (de acordo com a não observação da desintegração do próton), a incorporação da matéria escura e a estabilidade da escala eletrofraca, conhecida como o problema da hierarquia, são alguns dos mais fascinantes problemas na área das partículas elementares. O problema da hierarquia, no entanto, é uma indicação teórica importante, sugerindo que deve haver uma estrutura nova, que estabilize a escala eletrofraca, na escala de energia dos TeV. Pretendemos tratar, neste projeto, de extensões do Modelo Padrão que envolvem as recentes ideias sobre dimensões extras, little Higgs, Twin Higgs e outras teorias efetivas que dispõe de mecanismos que poderiam solucionar o problema da estabilização da escala eletrofraca. Estudaremos, em particular, os modelos tipo Little Higgs e Twin Higgs por terem uma simetria global que pode proteger a massa do bóson de Higgs contra as divergências quadráticas até a aproximação simples de 1 loop, com o intuito de incluir as correções advindas da soma dos logarítimos líderes. Para isso utilizaremos o grupo de renormalização, o que permite ter uma resposta mais precisa sobre as propostas de soluções baseadas nesses modelos para o problema da hierarquia. Além da construção e análise de tais teorias efetivas, o presente projeto tem também entre seus objetivos a investigação sobre as questões a geração de massa e mistura dos neutrinos e o problema da a incorporação de campos que poderiam descrever partículas candidatas a matéria escura. Neste último tema, procuraremos tratar de modelos que possam ter, no seu conteúdo de matéria, partículas pseudo-escalares leves tipo áxion cujo interesse se justifica por uma séria de experimentos, em atividade atualmente, voltados para a detecção de tais partículas. (AU)