Grupo de Investigación en Fenomenología Avanzada de Partículas Elementales e Interacciones Fundamentales en Grandes Colisionadores y Factorías de Sabor

Descripción

Grupo teórico con una experiencia reconocida internacionalmente en la física y la fenomenología de las partículas elementales y sus interacciones fundamentales en grandes colisionadores (frontera de alta energía) y fábricas de sabor (frontera de alta intensidad). Grupo pionero en la aplicación de las teorías de campo efectivas y métodos perturbativos a órdenes superiores en teorías cuánticas de campo para el anális e interprest datos experimentales. Grupo experto en la física del sector escalar de la teoría electrodébil, ruptura de la simetría electrodébil y la física del bosón de Higgs, las interacciones fuertes, la física de los quarks pesados (quarks top y bottom), y la física de sabor de leptones y hadrones.

El grupo también destaca por la coordinación de redes de investigación nacionales y europeas, y por su implicación en actividades de divulgación y transferencia de conocimiento. El Modelo Estándar (SM) de la física de partículas es la teoría cuántica de campos que describe las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas de las tres familias de quarks y leptones. Ha tenido un gran éxito en la descripción de todas las observaciones experimentales en una amplia gama de escalas de energía, desde la masa del electrón hasta más allá de la masa de quark top. El reciente descubrimiento del bosón de Higgs es un gran logro que también abre nuevas preguntas en el sector escalar de la teoría: ¿es el único responsable del mecanismo de ruptura espontánea de la simetría electrodébil (EWSB)?, ¿qué dinámica fundamental explica la jerarquía entre las masas de las tres familias? Este es el sector de sabor más importante, que en el SM incluye 20 de los 25 parámetros libres del modelo.

Otra cuestión de interés es explorar la existencia o no de una estructura en la brecha actual entre los estados conocidos y la escala de Planck. Con el fin de descubrir nuevos fenómenos hay que averiguar la posible existencia y propiedades de un espectro ampliado de los estados más allá de los incluidos en el SM. Experimentos recientes, en curso y futuros experimentos como el Tevatron, el LHC o el Linear Collider (LC) en la frontera de alta energía, o las fábricas de sabor (K, D y B) capaces de medir con gran precisión observables a bajas energías en la frontera de alta intensidad, se complementan muy bien en la búsqueda de desviaciones de las predicciones del SM que pueden ser capaces de revelar una dinámica subyacente. Este objetivo sólo será posible si el tremendo esfuerzo experimental se corresponde con un trabajo teórico correspondiente capaz de adaptarse a la precisión experimental. Esta es una tarea difícil porque las predicciones teóricas suelen implicar efectos de la interacción fuerte que no son fáciles de cuantificar. Se necesitan cálculos perturbativos a órden superiores muy complejos para proporcionar predicciones teóricas precisas de los procesos de dispersión duros en el LHC, mientras que se necesitan métodos no perturbativos para predecir observables de baja energía en las factorías de sabor. No sólo el sector de quarks, sino también el área de sabor de leptones es un campo de enorme interés, impulsado por el descubrimiento de las masas de los neutrinos. La búsqueda de violación de sabor leptónico en las factorías de sabor (LHCb, MEG, SuperBelle) debe ser complementado con un marco teórico sólido para resolver una posible estructura de la teoría más allá del SM. Nuestros objetivos de investigación incluyen las tendencias actuales que integran la física del LHC y las factorías de sabor presentes y futuras, con un gran interés hacia la fenomenología en un futuro LC.

Objetivos CT

Física del LHC y las factorías de sabor presentes y futuras
Predicciones teóricas de precisión en el Modelo Standard y más allá del Modelo Estandar.
Teorías de campo efectivas.
Fenomenología del bosón de Higgs y modelos de rutura de la simetría electrodébil.
Generadores de sucesos Monte Carlo.

Líneas de investigación

Física del quark top y nuevos métodos perturbativos
El quark top es la partícula elemental conocida más pesada y juega un papel fundamental en muchas extensiones del Modelo Estándar. En un entorno hadrónico como el LHC resulta fundamental controlar los efectos de la interacción fuerte (QCD), por lo tanto cálculos complejos en teoría de perturbaciones.
Física de sabor: leptones y hadrones
Los fenómenos asociados de procesos con cambio de sabor y violación de la simetría CP tienen profundas implicaciones para nuestro conocimiento del Universo y, en particular, están relacionados con la gran asimetría observada entre materia y antimateria.
Sector escalar de la teoría electrodébil: física de la ruptura espontánea de la simetría y el bosón de Higgs
El LHC está especialmente diseñado para investigar la ruptura espontánea de la simetría electrodébil, responsable de la generación de las masas de todas las partículas. La consistencia teórica del Modelo Estándar requiere la existencia de un nuevo campo de fuerzas escalar.

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