Existeix una nova simetria en la naturalesa, com la supersimetria (SUSY), que explique l'estabilitat de l'escala electrofeble? L'origen de l'escala electrofeble al costat d'una millor comprensió del sabor i de les propietats dels neutrins són algunes de les qüestions més importants en la ciència bàsica actual.
Partint de la llarga tradició d'Europa en física de partícules, el programa experimental del Gran Colisionador d'Hadrons (LHC) s'ha dissenyat per a dilucidar l'origen de l'escala electrofeble i les propietats de la matèria a energies del Teraelectronvoltio. Podria el LHC ajudar-nos també a entendre els neutrins i el sabor? Els neutrins són constituents elementals de la naturalesa i rajoles fonamentals de l'anomenat Model Estàndard que descriu la matèria i les seues interaccions. El descobriment de la massa dels neutrins ha suposat una revolució en la física de partícules, proporcionant una ferma evidència de nova física que implica que el Model Estàndard, que explica els altres resultats experimentals, necessita ser revisat. De totes les partícules elementals, els neutrins presenten un rol especial. Quin és l'origen de la seua massa? Per què és tan xicoteta? Es conserva el número leptònic? Podem entendre, a partir de primers principis, l'esquema observat de les mescles dels neutrins, tan diferent de la que caracteritza als quarks?
El nostre grup d'investigació ha proposat models teòrics on l'origen de la massa dels neutrins és intrínsicament supersimètrico, relacionant les propietats de desintegració de la partícula supersimètrica més lleugera amb els angles d'oscil·lació dels neutrins mesurats en experiments subterranis i confirmats amb la detecció de neutrins procedents d'acceleradors i reactors nuclears. Aquesta línia obri la seductora possibilitat que el programa del LHC puga ajudar-nos a llançar llum sobre el problema del sabor i requereix un escrutini dedicat, tant teòric com en el nivell de simulacions numèriques, que serà una de les prioritats del nostre grup en els pròxims anys. En les últimes dues dècades s'ha aclarit que la física de partícules i astropartícules ofereixen maneres complementàries d'entendre l'Univers i proporcionen respostes a les grans preguntes de la ciència bàsica. Europa s'ha involucrat fortament en aquest tema, reconegut pel full de ruta de Aspera a la qual Espanya contribueix amb decisió. També investigarem com les dades del LHC poden ajudar a resoldre misteris astrofísics com la naturalesa de la matèria fosca i les seues propietats. Les sinergies entre la física d'altes energies i l'astrofísica o la cosmologia es troben en el cor d'una nova disciplina forjada en les últimes dècades i ara coneguda com la física d'astropartícules.
Les nostres línies d'investigació per al període 2014-2017 s'estructuren com segueix:
- Propietats del neutrí: en el laboratori, l'astrofísica i la cosmologia.
- Origen de la massa del neutrí i el problema del sabor.
- Nova física en l'era del LHC.
- La matèria fosca en astrofísica, física de partícules i cosmologia.
La investigació proposada és, per tant, interdisciplinari, abastant tots els aspectes de la cerca de nova física, des de la teoria als experiments, en tots els seus flancs. S'inclouen també idees més teòriques sobre la unificació, les dimensions extra, la cosmologia inflacionària i l'energia fosca.
- Fenomenologia de la física de partícules elementals. Teories més enllà del Model Estàndard i implicacions en acceleradors, astrofísica i cosmologia.
- Matèria fosca en astrofísica, física de partícules i cosmologia
Cerca de candidats a constituir la major part de la matèria de l'Univers, no lluminosa. Estudi teòric de diferents models que proporcionen candidats a la matèria fosca i els seus senyals en experiments de detecció directa o indirecta, així com en observables cosmològics.
- Propietats dels neutrins: implicacions astrofísiques, cosmològiques i en el laboratori
Anàlisis globals de les dades d'experiments de neutrins solars, atmosfèrics, de reactor i accelerador. Conseqüències experimentals de l'existència d'interaccions no estàndard. Els neutrins com a sondes en astrofísica (Sol, supernoves) i cosmologia (CMB, LSS), astronomia amb neutrins.
- Origen de la massa del neutrí i el problema del gust
En aquesta línia investiguem models de física de partícules més enllà del Model Estàndard que generen la massa i l'estructura de mescla dels neutrins, en particular els inspirats en models tipus see-saw a gran o xicoteta escala, amb o sense unificació, models radiatius o supersimètrics.
- Nova física en l'era del Gran Col·lisionador
Fenomenologia de models estesos, especialment supersimètrics, en acceleradors de partícules i especialment el Gran Col·lisionador Hadrònic del CERN. Predicció i anàlisi de dades en funció del model, buscant senyals específics de noves partícules.
Col·laboradors/es
- César Manuel Bonilla Díaz - Consell Superior d'Investigacions Científiques (Madrid)
- Mohamed Boucenna - Consell Superior d'Investigacions Científiques (Madrid)
Campus Burjassot/Paterna
Parc CientíficC/ Catedrático José Beltrán, 2
46980 Paterna (València)
