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Indo além do paradigma de monojatos na procura por matéria escura no LHC e em aceleradores futuros

Resumo

Esta proposta desenvolverá novas estratégias para a exploração da Matéria Escura (ME) utilizando a sinergia do grupo de Física Teórica de Altas Energias da Universidade de Southampton (Reino Unido) e do grupo de Física Experimental de Altas Energias das Universidades de São Paulo - UNESP e UFABC, e transformará essa sinergia em uma colaboração eficaz para estudar um dos tópicos mais avançados em física de partículas. A descoberta do bóson de Higgs abriu um novo capítulo para a compreensão da física além do Modelo Padrão, que deve abordar as falhas fundamentais do Modelo Padrão, incluindo uma das principais - Matéria Escura. A determinação da natureza da ME é um dos problemas mais fundamentais da física de partículas e da cosmologia. Se a ME é leve o suficiente e interage com partículas do Modelo Padrão diretamente ou através de alguns mediadores com uma força que não seja a gravitacional, ela pode ser sondada no LHC ou em futuros aceleradores de partículas, ou em buscas diretas e indiretas complementares em outros experimentos. Para decodificar a natureza da ME precisamos fazer o melhor possível para encontrar um sinal, usando diferentes canais, no entanto, na ausência de um sinal de ME direto, devemos nos preparar também para sua descoberta e identificação. Portanto, propomos combinar a experiência experimental do lado brasileiro e a expertise teórica do lado de Southampton para criar uma colaboração duradoura sustentável para explorar as teorias de ME e suas novas assinaturas, incluindo o desaparecimento de traços e vértices deslocados de partículas com longa meia vida além de mecanismos de produção ainda não bem explorados, como o processo de fusão de bósons vetoriais (VBF). Estudantes de doutorado e pesquisadores de pós-doutorado estarão envolvidos de ambos os lados. Os estudantes de doutoramento receberão a respectiva formação que lhes permitirá realizar pesquisas independentes na fase posterior do projeto. O treinamento será feito na forma de minicursos em ambos os locais - Brasil e Reino Unido - e será dedicado aos aspectos teóricos e experimentais da proposta. (AU)

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