Este proyecto es la continuación de una serie de proyectos dedicados a la búsqueda de una teoría más fundamental que el Modelo Estándar (ME) de las partículas elementales y su conexión con la física de astropartículas. La masa de los neutrinos y la existencia de la materia obscura han sido las primeras desviaciones del Modelo Estándar, y por su naturaleza implican ambas una conexión astropartículas, por esta razon las extensiones viables del ME deben abordar estos problemas. Los modelos que hemos estudiado y han sido más exitosos incluyen la adición de simetrías extra, como pueden ser las simetrías horizontales o del sabor, la supersimetría, las simetrías B-L (diferencia de número barión-leptón), unidos a un sector extendido de Higgs. El énfasis ha sido en dar una explicación y/o predicción para el origen de las masas y mezclas observadas de los fermiones y a la par proveer candidatos exitosos a materia obscura y a fenómenos como la bariogénesis, que es la abundancia de la materia sobre la anti-materia en nuestro Universo. Hemos ya descartado algunas versiones de los modelos y nos enfocaremos ahora en los más exitosos por sus predicciones. Entre estos modelos, por la parte de simetrías del sabor, se encuentran los que provienen de simetrías permutacionales y de simetrías dihédricas. Por otro lado, en la búsqueda de una teoría del campo más fundamental y a altas energías se encuentran algunas teorías supersimétricas, como lo son las teorías finitas de Gran Unificación y el modelo mínimo supersimétrico reducido.
Estudiaremos las consecuencias fenomenológicas de los modelos en la parte de acoplamientos, violación de CP, tasas de decaimiento y correcciones radiativas, entre otras, así como las conexiones con las astropartículas, como son los candidatos a materia obscura, la leptogénesis y la bariogénesis, la estabilidad de los mínimos de los potenciales de Higgs y sus posibles consecuencias cosmológicas.
Así mismo, de los candidatos viables a materia obscura, se continuará el estudio de las cotas a detección indirecta en el experimento HAWC y exploraremos la posibilidad de poner cotas a la violación de la invarianza de Lorentz, por otro lado continuaremos con la caracterización de la materia obscura por medio de detección directa en el experimento PICO.
La contribución del proyecto se centra en la generación de conocimiento en ciencia básica. Se estudiarán las extensiones del Modelo Estándar que, además de dar una explicación u origen a algunos de los parámetros libres del ME, puedan además dar una conexión con la física de astropartículas.
Hemos estudiado varias versiones distintas de modelos con simetrías discretas del sabor, a bajas y altas energías. De estos, algunas versiones son más predictivas,que otras. Se establecerá el rango de validez de los modelos más exitosos con simetrías S3, Q6 y Delta(27) ya estudiados, ahora calculando con más detalle algunas de las predicciones de estos modelos, incluyendo las correcciones radiativas a masas y acoplamientos, así como cálculos de materia obscura, leptogénesis y bariogénesis. De esta manera se podrán poner cotas más duras a los parámetros libres de los modelos, provenientes tanto de los límites de los aceleradores como de astropartículas, y así poder discriminar aún más entre esta clase de modelos. Dependiendo de los resultados encontrados, es decir de la predictividad de los modelos y sus posibilidades fenomenológicas, se extenderá este tipo de análisis a otras simetrías, como pueden ser S4, D4, D5 y Q4.
Por otro lado, en los modelos con reducción de acoplamientos hemos avanzado también en discriminar entre diferentes modelos exitosos de Gran Unificación SU(5) y SU(3)^3, así como de una versión reducida del Modelo Estándar Mínimo Supersimétrico (MSSM). La contribución ahora consiste en incluir las otras dos generaciones de fermiones en este tipo de modelos, por la parte teórica y ver si se pueden reducir también estos dos sectores. Por la parte fenomenológica, la contribución será calcular los observables que puedan ser detectados o acotados en la siguiente actualización del LHC del CERN, el HL-LHC y las proyecciones para estos modelos para el FCC.
De los resultados de estas dos contribuciones se continuará con la conexión entre las teorías de altas y bajas energías desde estas perspectivas.
Otra contribución más ligada a los experimentos será la continuación del cálculo de las cotas a otros candidatos pesados a materia obscura en HAWC. Se tienen ya los resultados preliminares para el neutralino, se debe extender el análisis ahora con datos reales. De ahí se extenderá a otros candidatos como escalares pesados o partículas de Kaluza-Klein. Otro aspecto importante a estudiar en este contexto es la posible violación de la invarianza de Lorentz. En este caso un modelo interesante a probar es el llamado Modelo Estándar Extendido (SME), calculando la sección eficaz en la aproximación de rayos gamma de alta energía interactuando con rayos gamma de baja energía, por ejemplo.
Por otro lado se continuará con el estudio del momento anapolar en experimentos de detección directa de materia obscura, que es parte de la caracterización de los candidatos a ésta.