A global approach to physics beyond the Standard Model

Resumen

El descubrimiento del bosón de Higgs representó un momento extraordinario para la física de Partículas, ya que supuso la verificación experimental de la última pieza del modelo estándar. Sin embargo, la búsqueda de una teoría fundamental de la naturaleza continúa, ya que el modelo estándar todavía se enfrenta a varios retos, tanto experimentales como teóricos, lo que motiva una gran cantidad de propuestas de teorías más allá del modelo estándar. Esta tesis persigue dos direcciones complementarias en la búsqueda de nueva física: la primera, motivada por modelos, pretende explorar las señales experimentales comunes a varias clases de los mismos; la segunda, válida si la nueva física es suficientemente pesada, consiste en utilizar las teorías de campos efectivas y parametrizar los efectos de nueva física pe manera independientemente del modelo. Aunque el primer enfoque abarca, por definición, menos escenarios de nueva física, es posible desarrollar estrategias para que el análisis sea aplicable a un amplio rango de modelos. En el marco de este enfoque, consideramos modelos de Higgs compuestos, en los que el problema de la jerarquía asociado al bosón de Higgs puede explicarse considerando que es un pseudo-bosón de Nambu-Goldstone. Estas teorías compuestas predicen la presencia de nuevos fermiones. Por ello, desarrollamos análisis para buscar leptones pesados en los colisionadores, considerando sus diferentes desintegraciones y estudiando su posible complementariedad con otros observables asociados a la materia oscura. En el segundo enfoque, independiente del modelo, extendemos los cálculos existentes en el contexto de la teoría efectiva del modelo estándar considerando operadores de dimensión 8. Estos términos son importantes desde un punto de vista experimental, ya que algunos observables reciben sus contribuciones dominantes a este orden, pero también porque sus coeficientes pueden ser restringidos usando argumentos teóricos. Además, estudiamos una extensión de esta teoría efectiva incluyendo un pseudoescalar ligero, motivado por las teorías de Higgs compuesto. Por último, también hemos utilizado la teoría efectiva del modelo estándar para vincular los resultados experimentales con modelos de nueva física, clasificando sistemáticamente aquellos que pueden generar los operadores que contribuyen al momento magnético anómalo del muón.