Seminario "BUSQUEDA DE NUEVA FÍSICA EN ACELERADORES Y EL COSMOS" PRIMAVERA 2022

Dark Matter and neutrinos are one of the most puzzling components of the Universe. Neutrino masses can be explained by radiative processes where Dark Matter particles are involved. Such models are known as Scotogenic DM models. The Dark Matter candidate in these models are stable thanks to the same symmetry that protect the radiative process. We describe the phenomenology of possible ways to connect DM and neutrinos mass mechanisms in a pedagogic way. We focus on a realization of the Scotogenic model based on the Type II seesaw. We shown the model has a good DM candidate at the TeV scale and its phenomenology can be tested by CTA and Darwin.

¿Los neutrinos son partículas de Dirac o Majorana? Esta es una de las preguntas más intrigantes en la investigación actual y futura de la física de partículas. La búsqueda de procesos con violación de número leptónico es crucial para revelar si los neutrinos son en realidad su propia antipartícula (neutrinos de Majorana). Mientras que la búsqueda de decaimientos doble beta sin neutrinos en núcleos representa el escenario más promisorio para la observación de tales efectos. Resulta importante estudiar otros procesos complementarios que, aunque con mucho menos estadística, pueden involucrar no sólo electrones como partículas finales. En esta charla, revisaremos los decaimientos con violación de número leptónico de hyperones. Primero, presentamos una estimación a las razones de decaimientos de estas transiciones generadas en un mecanismo de lazo que involucra a estados hadrónicos y neutrinos de Majorana ligeros como partículas intermedias ("efectos de larga distancia"). Además, revisaremos las contribuciones de corta distancia de dos extensiones al modelo estándar muy atractivas. Estas son, las contribuciones de neutrinos pesados en modelos de "low-scale seesaw" y las contribuciones de escalares doblemente cargados en el modelo de tripletes de Higgs.

La composición, origen y el límite de energía que pueden alcanzar los rayos cósmicos de energía extrema (EECRs, por sus siglas en inglés) son aún incógnitas en la física moderna de rayos cósmicos. El estudio de los EECRs con detectores con base en la tierra tienen limitantes debido al área cubierta de la esfera celeste, así como el tiempo de exposición. Una eneergía fue propuesta por Benson y Linsley en 1981, la cual consiste en observar la fluorescencia ultravioleta de los chubascos atmosféricos extensos (EAS, por sus siglas en inglés) desde el espacio por medio de satélites. El detector TUS es el primer telescopio de fluorescencia enfocado a medir EECRs desde el espacio y operó entre los años 2016 y 2017. Entre los datos medidos por el TUS se encuentran los eventos llamados "tipo EAS", los cuales cuentan con un perfil de señal y cinemática como los esperados producidos por EAS. En esta plática se explica el análisis realizado para reconstruir la cinemática de los eventos "tipo EAS" detectados por el TUS y se discute sobre la hipótesis de su posible origen.

La realización efectiva de sistemas relativistas en redes hexagonales tuvo un gran impulso con la aparición del grafeno. Sin embargo, aún no hay trabajo relacionado con la emulación de ecuaciones de Dirac bajo la influencia de campos no abelianos. En esta charla presentamos una construcción polimérica cuyos sitios emulan los diferentas estados de isospin o color, según el grupo de norma propuesto. Se abordarán posibles realizaciones acústicas.

Estudiaremos diversos fenómenos que pueden ocurrir si existen nuevas interacciones en el sector de neutrinos. Estas interacciones pueden modificar el comportamiento cosmológico tanto a nivel homogéneo como sus perturbaciones; lo cual produce que la cosmología sea una ventana al comportamiento de estas partículas.

Los neutrinos a pesar de ser partículas del modelo estándar son muy elusivos y difíciles de medir. Existen varias preguntas que no se han podido responder ¿Cuál es el origen de su masa? ¿Existen los neutrinos estériles? ¿La física de neutrinos está ligada a la materia oscura? En este sentido, la Cosmología al presentar condiciones úniocas ayuda como una prueba complementaria a los detectores de neutrinos. Las respuestas a estas preguntas se han tratado de atacar a través de las interacciones no estándar (NSI). En este seminario les presentaré el estado del arte de las NSI en la cosmología y los avances que hemos logrado al explorar con detalle las posibles implicaciones de las mismas.

La Teoría Cuántica de Campos (QFT) ha sido utilizada ampliamente para describir con éxito muchos sistemas cuánticos, desde las partículas elementales a la materia condensada. Nuestra comprensión de la misma ha sido recibido un notable impulso en años recientes, incorporando poderosas herrameintas de cálculo que de alguna manera unifican la cinemática y la dinámica, mediante el uso de espinores (método de helicidad). En esta plática presentamos un panorama general de estos avances, incluyendo el uso del Little Group para derivar las interacciones de 3-partículas, sin recurrir al uso de lagrangianos y campos. Estos métodos han permitido realizar cálculos que parecían imposibles con los métodos tradicionales y que han dado lugar al descubrimiento de relaciones inesperadas al nivel peerturbativo entre diferentes teorías, como QCD y Gravedad.

En esta charla revisamos el modelo de Materia Oscura Generalizada (GDM), el cual describe a la materia oscura como un fluido en términos de tres funciones libres, la velocidad del sonido, la viscosidad y la ecuación de estado. Estudaremos 3 escenarios distintos de GDM asociados a valores fijos y cercanos a CDM de las funciones libres; con el fin de despreciar efectos colisionales, así como sus efectos a pequeñas y medianas escalas a través de la realización de simulaciones cosmológicas de N-cuerpos.

En esta charla se revisa el método de Malla Móvil Adaptativa (AMM) aplicado en la solución del sistema de Schrödinger-Poisson. Este método se basa en la solución de la llamada ecuación AMMPDE, cuya solución es una malla refinada. Entonces, la malla puede depender de las coordenadas y el tiempo y permite asignar dinámicamente la resolución numérica en términos de los criterios de refinamiento deseados. Aplicamos el método para resolver varios problemas de prueba que involucran soluciones estacionarias del sistema Schrödinger-Poisson.

In the context of high-energy physics, a reliable description of the parton-level kinematics plays a crucial role for understanding the internal structure of hadrons and improving the precision of the calculations. Here, we study the production of one hadron and a direct photon, including up to Next-to-Leading Order Quantum Chromodynamics and Leading-Order Quantum Electrodynamics corrections. Using a code based on Monte-Carlo integration, we simulate the collisions and analyze the events to determine the correlations among measurable and partonic quantities. Then, we use these results to feed three different Machine Learning algorithms that allow us to find the momentum fractions of the partons involved in the process, in terms of suitable combinations of the final state momenta. Our results are compatible with previous findings and suggest a powerful application of Machine-Learning to model high-energy collisions at the partonic-level with high-precision.

Actualmente en el Modelo Estándar de la Física de Partículas quedan ciertas incógnitas como los son la masa del neutrino y la composición de Materia Oscura (DM). Para tratar de explicar ambos fenómenos se propone una extensión seesaw al Modelo Estándar que da lugar a los términos de masa tipo Dirac y a una masa de los neutrinos del orden de MeV. Dicho mecanismo rescata el orden en Sub-eV para los neutrinos debido a una violación genérica del número leptónico por una ruptura espontánea de la simetría. Por otra parte, de este mecanismo surgen singletes complejos, los cuales pueden ser considerados como DM. En este caso, la detección directa de DM se restringe por parámetros como la densidad reliquia y la sección eficaz promediada térmicamente a partir de observaciones cosmológicas. Estas podrían acotar de manera muy importante el espacio de parámetros de los neutrinos masivos, así como su posible acoplamiento con la DM. Por ello, en este trabajo se utiliza el modelo descrito para realizar un barrido en el programa MicrOmegas, del cual se obtienen valores para la densidad reliquia y la sección eficaz. Una vez restringido el espacio de parámetros por estos datos, se introducen en el programa Clumpy, el cual proporciona cotas para las emisiones de rayos gamma provenientes de posibles aniquilaciones y/o decaimientos de DM.

CIERRE DE PERIODO