El proyecto "Física de neutrinos y materia oscura" tiene como objetivo principal la exploración de la física más allá del Modelo Estándar, tanto en la parte de física de partículas como las posibles implicaciones en la parte cosmológica, tales como la materia oscura y la asimetría bariónica en el Universo (BAU por sus siglas en inglés) usando como elemento principal a los neutrinos. En particular usará como estandarte principal el proceso de dispersión elástica coherente neutrino-nuúcleo . La presente propuesta además contempla el inicio de una colaboración teórico-experimental en esta área entre los grupos del Dr. Eric Vázquez-Jauregui y el Dr. Eduardo Peinado Rodriguez, la cual tendrá un impacto muy positivo, esto debido a que existe la posibilidad de traer a México un experimento de CE?NS.
Se estudiará detalladamente la caracterización del detector y las consecuencias de ponerlo en diferentes reactores, en particular en el reactor de Laguna Verde y en el reactor del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ). Esto es de especial importancia para la búsqueda de física más allá del Modelo Estándar, complementaria a la búsqueda directa en colisionadores.
En la parte teórica nos concentraremos en escenarios donde la física de neutrinos está relacionada con la materia oscura. Esta parte la podemos dividir en tres posibilidades: a) una que la estabilidad de la materia oscura sea debido a una simetría residual que provenga de una simetría del sabor rota a cierta escala. Se explorará las posibilidades para incorporar una explicación a la BAU. b) Otra posibilidad que exploraremos es que las masas de neutrinos estén relacionadas con la simetría de Peccei-Quinn, misma que resuelve el problema de la violación de CP fuerte y que provee de un candidato natural a materia oscura, el axión. c) La naturaleza Dirac/Majorana de los neutrinos está relacionada con el rompimiento de una simetría que puede ser B - L (nu ´mero bariónico menos nu ´mero leptónico) o la simetría de Peccei-Quinn y que a su vez se tenga la estabilidad de un candidato a materia oscura tipo WIMP.
Este es un proyecto bastante amplio, ambicioso e innovador en el cual se tratan varios puntos de la física de partículas y astropartículas tanto teóricos como experimentales. En particular se estudiará a detalle el proceso de dispersión elástica coherente neutrino-núcleo en reactores. La presente propuesta marca el inicio de una colaboración teórico-experimental en esta área entre los grupos del Dr. Eric Vázquez-Jauregui y el Dr. Eduardo Peinado Rodriguez, la cual tendrá un impacto muy positivo, esto debido a que existe la posibilidad de traer a México un experimento de CEνNS.
Se estudiará detalladamente la caracterización de un detector de CEνNS a bajo umbral de energía y las consecuencias de ponerlo en diferentes reactores, en particular en los reactores que se tienen en México, el de Laguna Verde y en el reactor del Instituto Nacional de Investigaciones Nucleares (ININ). Esto es de especial importancia para la búsqueda de física más allá del Modelo Estándar, lo cual se estudiará exhaustivamente con la finalidad de poner cotas en física más allá del SM que puedan competir dependiendo del tipo de nueva física con las que vienen de colisionadores. Este proyecto apoyará el desarrollo de infraestructura científica en el laboratorio de instrumentación para detectores de neutrinos y materia oscura del IFUNAM para lograr los objetivos y metas que aquí se plantean.
Se estudiará de forma unificada la fenomenología de neutrinos, materia oscura y las posibles implicaciones que se obtengan de los diversos modelos en los experimentos de aceleradores. Esto sin dejar de lado que en algunos escenarios se pueda incluir también la posibilidad de explicar la asimetría bariónica en el Universo.
Se explorarán de diferentes maneras la conexión de la física de neutrinos con la materia oscura, ambas cosas son fundamentales y el hecho de poder relacionarlas y sobretodo relacionar la fenomenología de estas es algo que es de extrema relevancia ya que las observables de un sector pueden tener un impacto en las observables del otro sector, lo cual podrá permitir el excluir algunos modelos o poner restricciones muy fuertes sobre estos. En este contexto estamos proponiendo algo aún más ambicioso que es el extender la conexión de la generación de masas de neutrinos con la materia oscura al sector de los fermiones cargados para explicar la jerarquía entre la tercer familia y las dos ms ligeras usando para ello la simetría de PQ como simetría de sabor.