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Supersymmetry and electroweak symmetry breaking from extra dimensions / por David Diego Castro ; bajo la dirección del Dr. Mariano Quirós Carcelén y tutelada por Marià Baig i Aleu
Diego Castro, David
Quirós Carcelén, Mariano, dir. (Institut de Física d'Altes Energies)

Publicació: Bellaterra : Universitat Autònoma de Barcelona, 2009
Resum: La tesis, que lleva por título "Supersymmetry and ElectroWeak Symmetry Breaking from Extra Dimensions" y que ha sido realizada por David Diego bajo la supervisión del Dr. Mariano Quirós, consiste principalmente en la aplicación de modelos supersimétricos, desarrollados en cinco dimensiones, sobre algunos aspectos fenomenológicos relacionados con la física más allá del Modelo Estándar, como por ejemplo: La rotura de la simetría Electro-Débil (EWSB) y el origen y naturaleza de la masa de los neutrinos. De hecho, estos dos son los temas centrales de la tesis. La estructura de la misma se muestra a continuación: Tras una breve introducción histórica en el concepto de supersymetría, los siguientes dos capítulos se destinan a la construcción de las llamadas algebras de supersimetría y a su realización a nivel de teoría de campos, correspondiendo al capítulo 2, así como al proceso de compacticación de dimensiones extra y rotura de supersimetría, desarrollado en el capítulo 3. Al respecto de estos dos capítulos introductorios cabe resaltar que debido a la rigurosidad que se ha intentado aportar a la exposición, la lectura puede resultar un tanto técnica en algunos momentos. El capítulo 4, no obstante, no es enteramente introductorio. En él se presenta un ejemplo de teoría supersimétrica en un espacio Lorentziano de cinco dimensiones compacticado a un orbifold (ver capítulo 3). Tal teoría se utiliza como modelo para describir el doblete de bosones de Higgs con términos de masa impares extendidos en todo el 5volumen. Tales masas inducen (dinámicamente) una localización hacia los puntos jos de algunos de los modos admitidos por el modelo lo que provoca, a su vez, un supresión exponencial en el valor de la masa de los correspondientes modos. Estos últimos podrían utilizarse como los dobletes de bosones de Higgs en el MSSM para inducir la rotura Electro-Débil. El capítulo 5 se corresponde con la publicación JHEP 0511:008,2005 en colaboración con M. Quirós y G. v. Gersdor. En este trabajo se cambia el punto el enfoque desarrollando el modelo en el intervalo, esto es: una variedad de dimensión 5 con fronteras de dimensión 4 y cuya quinta coordenada tiene un tamao de unos pocos TeV1 . Se plantea, pues, una acción libre con términos de frontera de tipo masa y se muestran las condiciones de contorno, que se obtienen dinámicamente. La supersimetría se rompe por la presencia de los términos de frontera y se muestra que la ecuación del espectro admite modos tachyonicos (valores imaginarios para la masa), lo cual es interesante por sí mismo, ya que pudrían ser utilizados pra inducir la rotura Electro-Débil mediante correcciones radiativas, lo que se corrobora en el capítulo 7, con pequeas modicaciones en el modelo. Este modelo está enteramente desarrollado en el llamado formalismo real, que consiste en doblar los grados de libertad para luego imponer condiciones de realidad sobre los campos ya que en este formalismo los términos de frontera resultan fácilmente expresables si bien las interacciones (indispensables para el estudio del comportamiento cuántico del modelo) no lo son tanto, y por ello en el capítulo 6 presentamos un diccionario entre el formalismo real y el más habitual formalismo de supercampos. Este es un trabajo que está pendiente de publicación. En el capítulo 7 se generaliza el anterior modelo, en formalismo de supercampos, con términos de frontera de tipo masa arbitrarios. La supersimetría se rompe mediante las condiciones de contorno de una manera análoga al mecanismo de Scherk-Schwarz. El espectro aún admite tachyones y la rotura Electro-Débil se induce mediante las correcciones radiativas precisando un pequeo ajuste de los parámetros del modelo. Este capítulo plasma los principales resultados del trabajo Phys. Rev. D74:055004,2006, de nuevo en colaboracion con M. Quirós and G. v. Gersdor. Con aquél mismo tipo de modelos, en el capítulo 8 se investiga exhaustivamente la posibilidad de generar masas muy ligeras para los neutrinos permitiendo que el neutrino destrógiro (RH) se propaga en todo el volumen con masa M y condiciones de frontera arbitrarias. Se encuentra que en el caso general el modelo predice una masa de tipo Majorana ultra ligera (en el rango del eV) mientras que para una conguración volumen-frontera particular, aparece una simetría U(1) global que protege el número leptónico y de esta manera el modelo predice una masa de tipo Dirac exponencialmente suprimida por la masa del neutrino destrógiro. Este último trabajo se corresponde con la publicación «Nucl. Phys. B805:148-167,2008. Finalmente, el último captulo se destina a las conclusiones de la tesis.
Resum: The thesis titled "Supersymmetry and ElectroWeak Symmetry Breaking from Extra Dimensions" and developed by David Diego under the supervision of Dr. Mariano Quir«os mainly consists in the application of supersymmetry in extradimensional models to some phenomenological aspects of Physics beyond the Standard Model such as ElectroWeak Symmetry Breaking (EWSB) and neutrino masses. Actually these are the central questions around which the research work gravitates. The structure of the thesis is summarized in the following: After a brief historical introduction on the concept of supersymmetry, the next two chapters are dedicated to review the construction of the so called supersymmetric algebras and their realizations at the level of eld theories, corresponding to chapter 2, and the process of compactication of extra dimensions and supersymmetry breaking, which will be worked out in chapter 3. Concerning these introductory chapters we should remark that in our attempt to present a rigorous exposition, the discussion may become rather technical at some point. Chapter 4 is not completely introductory. It is devoted to present an example of supersymmetric theory in a ve dimensional space time compactied on an orbifold (see chapter 3). There it is presented a model for Higgs doublets with odd bulk masses which dynamically localize some of the modes predicted by the spectrum equation and exponentially suppress the lowest value of the physical spectrum. These lowest values may be used as the MSSM Higgs doublet that triggers the EWSB. Chapter 5 corresponds to the publication JHEP 0511:008,2005 in collaboration with M. Quir«os and G. v. Gersdor. Here we change the point of view and work in the interval rather than in the orbifold, that is just with a 5D manifold with 4D boundaries where the fth coordinate is of size of few TeV1 . A free action with boundary terms is constructed and the boundary conditions, which are dynamically obtained, are written down. The supersymmetry is broken by boundary conditions and it is shown that the spectrum predicted by the model admits a tachyonic mode (imaginary values for the mass) which is interesting by itself since it could be used to trigger the EWSB with radiative corrections which is veried in chapter 7, with a slight modication in the model. These model was entirely developed within what is called real formalism which consists in doubling the o-shell degrees of freedom and then imposing reality constraints. The boundary terms turns out to be written easier in that formalism rather than in the usual supereld approach. However the interaction terms, needed to check the quantum behavior of the theory, are harder derivable and thus in chapter 6 we translate the whole model in terms of superelds showing the equivalence between the two formalisms. This is a work to be submitted. In chapter 7 we generalize the previous model within supereld formalism with general mass-like boundary terms. Supersymmetry is broken by the boundary conditions a la `Scherk-Schwarz. The spectrum still presents a tachyon mode although its origin is slightly dierent from the one appearing in chapter 5 and the EWSB is induced by radiative corrections with a tiny ne tuning of the parameters. This chapter presents the main results found in the publication Phys. Rev. D74:055004,2006, again in collaboration with M. Quir«os and G. v. Gersdor. Within the same class of models, in chapter 8 we exhaustively investigate the possibility for getting an ultra light mass for neutrinos by letting the right handed neutrino to propagate in the ve dimensional bulk with bulk mass M and arbitrary mass-like boundary terms. We nd that in the general case the model yields a sub-eV Majorana mass for the SM left handed neutrinos. There is, however, a particular bulk-boundary conguration where a global U(1) symmetry arises and prevents the lepton number from being violated, yielding thus a Dirac mass connecting left and right handed neutrinos, whose value is exponentially suppressed by the bulk right handed neutrino mass. This work has been done in collaboration with M. Quir«os and its reference is Nucl. Phys. B805:148-167,2008. Finally in the last chapter we present the conclusions of the thesis.
Nota: Bibliografia
Nota: Tesi doctoral - Universitat Autònoma de Barcelona. Facultat de Ciències, Departament de Física, 2008
Nota: Consultable des del TDX
Nota: Títol obtingut de la portada digitalitzada
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Llengua: Anglès.
Document: Tesis i dissertacions electròniques ; doctoralThesis
Matèria: Supersimetria ; Partícules (Física nuclear)
ISBN: 9788469198124

Adreça alternativa:: http://hdl.handle.net/10803/3408


145 p, 751.3 KB

El registre apareix a les col·leccions:
Documents de recerca > Tesis doctorals

 Registre creat el 2010-04-21, darrera modificació el 2016-04-15



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