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Use este identificador para citar ou linkar para este item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32443
Tipo: Tese
Título: Search for new physics at the LHC and future colliders
Autor(es): Torres, Yohan Mauricio Oviedo
Primeiro Orientador: Queiroz, Farinaldo da Silva
Primeiro Coorientador: Alves, Alexandre
Resumo: É quase um consenso geral que o modelo padrão da física de partículas não é a teoria final que descreve as interações fundamentais entre partículas elementares. Isso ocorre porque diferentes observações experimentais sugerem de forma convincente que a teoria padrão precisa ser estendida. Problemas como a necessidade de um candidato à matéria escura, a massa do neutrino, hierarquia, assimetria matéria-antimatéria, entre outros, apontam em uma direção muito clara: buscas experimentais por sinais de física além do modelo padrão em experimentos de baixas e altas energias são urgentemente necessários. Dentro dos tipos de experimentos de alta energias, os colisores de partículas certamente desempenham um papel fundamental nessa tarefa pois são máquinas que podem acelerar partículas a velocidades próximas à velocidade da luz e, consequentemente, são capazes de gerar colisões de altíssima energia, suficientes para, por exemplo, produzir novas partículas que não estão dentro do espectro de partículas do modelo padrão. Motivados por esses problemas em aberto e pelo enorme potencial dos colisores de partículas para testar teorias além do modelo padrão, nesta tese abordaremos o estudo de um novo bóson Z' sob duas perspectivas diferentes. Na primeira parte desta tese faremos um estudo detalhado do modelo padrão que servirá de base para apresentar as extensões do modelo padrão que iremos utilizar. Na segunda parte, usaremos dados da colaboração ATLAS para restringir a massa de um novo bóson Z' na configuração atual do Large Hadron Collider (LHC) para os modelos 3-3-1 com neutrinos de mão direita (331RHN) e 3-3-1 com léptons neutros pesados (331LHN). Uma vez encontrados esses limites, vamos extrapolá-los para as esperadas atualizações de alta luminosidade e alta energia do LHC conhecidas como HL-LHC e HE-LHC, respectivamente, bem como o experimento Future Circular Collider (FCC) projetado para funcionar após o LHC. Para a terceira parte desta tese, realizaremos um estudo de sensibilidade no experimento Compact Linear Collider (CLIC), no qual obteremos a luminosidade que necessita o experimento para detectar um novo bóson Z' dos modelos 331RHN, 331LHN e o Z' leptofílico. Para fazer isso, compararemos um grande número de eventos de sinal e de fundo para encontrar os melhores cortes cinemáticos nos quais poderemos ver um sinal de um Z' com 95% C.L. ou a descoberta de um Z' com 50- de significância estatística.
Abstract: It is almost a general consensus that the standard model of particle physics is not the final theory that describes the fundamental interactions between elementary particles. This is because different experimental observations convincingly suggest that the standard theory needs to be extended. Problems such as the need for a candidate for dark matter, the neutrino mass, hierarchy, matter-antimatter asymmetry, among others, point in a very clear direction: experimental searches for signs of physics beyond the standard model in experiments of low and high energies are necessarily urgent. Within the types of high-energy experiments, particle colliders certainly play a fundamental role in this task, since they are machines that can accelerate particles to speeds close to the speed of light and, consequently, are capable of generating very high-energy collisions, enough energy to, for example, produce new particles that are not in the particle spectrum of standard model. Motivated by these open problems and by the enormous potential of particle colliders to test theories beyond the standard model, in this thesis we will approach the study of a new Z' boson from two different perspectives. In the first part of this thesis we will have a detailed study of the standard model that will serve as a basis for presenting the extensions of the standard model that we are going to use. In the second part, we will use data from the ATLAS collaboration to constrain the mass of a new Z' boson using the current LHC configuration for 3-3-1 with right-handed neutrinos and 3-3-1 with heavy neutral leptons models. Once these limits are found, we are going to extrapolate them to the expected updates of high luminosity and high energy of the LHC known as HL-LHC and HE-LHC, respectively, as well as the Future Circular Collider (FCC) projected to work after the LHC. For the third part of this thesis, we will carry out a sensitivity study in the Compact Linear Collider (CLIC) experiment, in which we will obtain the luminosity that the experiment needs to detect a new Z' boson of the 331RHN, 331LHN and Z' leptophilic models. To do this, we will compare a large number of signal and background events to find the best kinematic cuts in which we can see a Z' signal with 95% C.L. or the discovery of a Z' with 5u statistical significance.
Palavras-chave: Física de partículas
Colisor de partículas
LHC - Grande Colisor de Hádrons
Matéria escura
Particle physics
Particle collider
LHC - Large Hadron Collider
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Idioma: eng
País: Brasil
Editor: Universidade Federal da Paraíba
Sigla da Instituição: UFPB
Departamento: Física
Programa: Programa de Pós-Graduação em Física
Tipo de Acesso: Acesso aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
URI: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/32443
Data do documento: 27-Out-2023
Aparece nas coleções:Centro de Ciências Exatas e da Natureza (CCEN) - Programa de Pós-Graduação em Física

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