Explorando mediadores escuros leves em detectores de pequeno baseline no Fermilab

Resumo

Nos últimos anos mediatores vetoriais na escala de massa entre MeV e GeV tem sido bastante explorados. Em parte, isso se deve a possibilidade de estarem envolvidos na solução de alguns problemas em aberto em física de partículas. Essas partículas foram utilizadas para aliviar a tensão do momento magnético do muon, em modelos de matéria escura e um setor escuro foi proposto para explicar a pequenez da massa dos neutrinos conectando o mecanismo de geração de massa para os neutrinos à um setor escuro leve, carregado sob a uma simetria U(1) escura. Introduzindo um número mínimo de campos escuros, carregados sob a simetria U(1) escura (dois singletos escalares e um dubleto escalar junto a dois tipos de neutrinos escuros), uma teoria livre de anomalias pode ser construída com a quebra da simetria escura gerando um mediador vetorial leve e gerando massa para os neutrinos por meio do mecanismo de seesaw invertido. Em adição, como um bônus, esse novo campo escuro leve provê uma explicação palusível para a anomalia de MiniBooNE. A maioria dos estudos utilizando mediadores leves é conduzido junto a hipóteses que simplificam a análises mantendo o resultado independente de modelo. Porém, essas conclusões em estudos simplificados nem sempre são condizentes com limites advindos de teorias completas. Frequentemente, por conta da fenomenologia da teoria completa ser mais rica, novos sinais (e limites) podem estar presentes e serem provados por diferentes experimentos. Isso mostra a importância de estudar modelos (UV) completos. Esse projeto irá investigar os sinais experimentais e as possibilidades de detecção do mediador escuro leve associado a simetria U(1) escura nos experimentos do Fermilab, MicroBooNE, ICARUS, SBND e o futuro experimento DUNE. (AU)