Estudiando la materia nuclear en condiciones extremas con el experimento MPD en NICA-JINR

Estamos hechos de materia nuclear en condiciones "ordinarias" y estamos rodeados de estrellas que están hechas de materia nuclear en condiciones "extremas". En este caso condiciones "ordinarias" y "extremas" se refiere a las diferentes condiciones de densidad, temperatura y otros agentes externos, bajo las cuales se puede estudiar la materia nuclear. Algunos experimentos recientes han permitido el estudio de quarks y gluones que forman los nucleones bajo estas condiciones e increíblemente, de estos experimentos también hemos aprendido acerca de las condiciones que prevalecieron cuando el Universo era muy joven. En esta plática presentare un algunos de los estudios de la materia nuclear en condiciones extremas que nos permiten caracterizar el plasma de quarks y gluones que se forma en colisiones de iones pesados. A continuación presentaré retos y oportunidades en el estudio de materia nuclear bajo condiciones extremas, usando el Multi-Purpose Detector (MPD) en Nuclotron-based Ion Collider fAcility (NICA) que forma parte de las instalaciones del Joint Institute for Nuclear Research (JINR), en Dubna, Rusia. Finalmente, resumiré los avances y planes hechos por la colaboración MexNICA en esta área.

Understanding the properties of the excitation function for $\Lambda$ and $\overline{\Lambda}$ polarization in high-energy heavy-ion collisions

The STAR Beam Energy Scan program has found a remarkable behavior for the global polarization of $\Lambda$s and $\overline{\Lambda}$s produced in peripheral high-energy Au + Au collisions: the latter is larger than the former for lower collision energies and the difference decreases with increasing collision energy. In this work we show that a two-component source to model the collision region, consisting of a high density core and a lower density corona, can quantitatively describe the behavior of these polarizations as functions of the collision energy. The calculation makes use of the relaxation time that $s$-quarks and -antiquarks produced in the core take to align with the thermal vorticity during the life-time of the quark-gluon plasma phase. We show that, in spite of the fact that $s$-antiquarks (that hadronize into $\overline{\Lambda}$s) take longer to align their spins compared to $s$-quarks (that hadronize into $\Lambda$s), when combining this information with the larger abundance of $\Lambda$s compared to $\overline{\Lambda}$s in the corona, the polarization excitation function can be well described.

Actualización de los sistemas de RPC en el LHC del CERN para la etapa de alta luminosidad

En la fase de alta luminosidad del Large Hadron Collider (HL-LHC) se espera que la luminosidad instantánea alcance un valor de 5 x 1034 cm-2 s-1, mientras que en un periodo de 10 años la luminosidad integrada será de 3000 fb-1. La fase de alta luminosidad presenta oportunidades de nuevos descubrimientos y medidas más precisas en física de altas energías, pero al mismo tiempo crea retos para los diferentes detectores debido al incremento en el número de colisiones. Las colaboraciones del Gran Colisionador de Hadrones (LHC), tales como ALICE, ATLAS y CMS, se preparan para una actualización que consiste en el reemplazo o en la mejora de sus sistemas de detección. En este trabajo se hace una descripción general de las actualizaciones que sufrirán los sistemas que contienen Resistive Plate Chambers (RPCs) de los principales experimentos en el LHC, asimismo se presentan algunas de las implicaciones de estas mejoras en la búsqueda de nueva física.

Charge Studies on Multigap Resistive Plate Chambers

With demands for more precision both in HEP (High Energy Physics) and in industry, there is considerable research and development concerning precise time and position measurements from a variety of detectors. Resistive Plate Chambers (RPCs) are fast gaseous detectors with high spatial and temporal resolution. They were conceived in 1981 and used to detect charged particles in HEP. Multigap Resistive Plate Chambers (MRPCs) were introduced later to improve the time resolution and they have been used as time-of-flight (TOF) detectors both in HEP and in medicine (PET). RPCs consist of two parallel plates, a positively-charged anode and a negatively-charged cathode, both made of a very high resistivity plastic material and separated by a gas volume. When a charged particle enters the gas gap it can ionize the gas molecules to create electron-ion pairs. Due to the electric field, the ions travel towards the cathode and the electrons towards the anode, inducing signals on the pickup electrodes. The moving electrons are also subject to an avalanche process, which amplifies the signals. Ultimately, the acquired data provides information such as time-of-flight and position telling us where and when an event occurred. The higher pile-up (interactions per crossing) of future colliders, such as the High Luminosity Large Hadron Collider (HL-LHC), will present new challenges for tracking. Higher time resolution (on the order of a few tens of picoseconds), when added to spatial information, will permit 4-D tracking even in quite harsh environments. The main goal of our R&D is to design and build MRPCs to improve their measurement capabilities. In this project the main task is to measure the total charge deposited in a 20 gap MRPC with 2 different gap sizes, which is a critical factor for a high rate environment.

Earth tomography with atmospheric neutrino oscillations

The study of the flux of atmospheric neutrino crossing the Earth can provide use- ful information not only on the matter density of the different layers that make up the planet but also on their chemical composition. The key phenomenon that makes this possible is flavor oscillations and their dependence on the electron density along the neutrino baseline. To extract the relevant information, we simulate the energy and azimuth angle distribution of events produced in a generic neutrino telescope by atmospheric neutrinos passing through the deepest parts of the Earth. Changes in the densities of the outer core and the mantle are implemented by varying the location of the boundary between these layers so that the restric- tions on the mass of and the moment of inertia of the Earth are both satisfied. This allows us to examine the effect of simultaneous changes in composition and density of the outer core, unlikely other works on the subject, where only one of hese quantities was varied.

Simulaciones de Monte Carlo para el propagador en la mecánica cuántica

Obtener el propagador de Feynman para un sistema cualquiera es un problema difícil: excepto para potenciales sencillos o los que gocen de simetrías especiales, es común que se desconoce su forma exacta. Aunque existen varios métodos aproximados, muchos de ellos se basan en técnicas perturbativas. Sin embargo, simulaciones numéricas ofrecen un marco alternativo y no perturbativo para el análisis del kernel tanto en la mecánica cuántica como en la teoría cuántica de campos. $\\$ En esta plática presentaré resultados recientes de la adaptación de un método llamado "worldline Monte Carlo" $-$ anteriormente aplicado en la teoría cuántica de campos $-$ para simulaciones en la mecánica cuántica. Explicaré un algoritmo del tipo Monte Carlo que genera trayectorias de partículas puntuales conforme una distribución Gaussiana en sus velocidades. Con estas trayectorias podemos estimar el propagador para un gran número de potenciales $-$ incluso, por medio de una técnica que llamamos "$smoothing$," potenciales con singularidades $\\$ Los resultados obtenidos incluyen estimaciones del propagador para el potencial de Pöschl-Teller y el de Coulomb para un rango de valores del acoplamiento. Como ejemplo interesante el método fue aplicado al potencial de Yukawa para conseguir una nueva estimación del valor de su acoplamiento crítico. Además ha probado esclarecer como surge el límite clásico cuando $\hbar \rightarrow 0$, en el que las trayectorias clásicas vuelven dominantes en un sentido distribucional. El nuevo método de "smoothing" puede ser aplicado en la teoría cuántica de campos y discutiré algunas aplicaciones posibles a los problemas de la determinación de la acción efectiva y la energía de Casimir, entre otros.

Física en la frontera de la intensidad en el experimento Belle II

El Modelo estándar es la teoría que mejor describe el comportamiento de las partículas elementales, sin embargo, aún existen misterios sin resolver, por ello, el experimento Belle II está diseñado para buscar nueva física en la frontera de la intensidad. Belle II es conocida por ser una fábrica de mesones B, sin embargo, produce aproximadamente la misma cantidad de leptones tau. El grupo de Cinvestav colabora actualmente en el estudio de los leptones tau en Belle II, realizando mediciones de las propiedades de este lepton, así como decaimientos de violación de sabor leptónico que se explican en teorías más allá del modelo estándar.

Neutrino oscillations as many-particle induced interference between distinguishable particles

We investigate the causes of the curious property of neutrino oscillations of looking as an interference between fully distinguishable particles. The sources of this effect are identified as to be determined by the many particle nature of space of states of the quantum field theory. It is firstly underlined that in order to explain the observed oscillations, the neutrino subspace of states should not be interpreted as the direct product of the three neutrinos Fock spaces, which is equivalent to imposing a superselection rule. Further, it is argued that the linear completion of such a direct product space of states permits to describe the measured oscillations. Thus, the space of states of te Standard Model (SM) should be interpreted as the linear completion of the direct product of all the Fock spaces (boson or fermions ones) associated to the distinguishable particles. Then, it follows that the neutrino oscillations are determined as interference between independent particles, which are generated by states being outside the direct product of the neutrino Fock spaces. This interpretation seems to imply a large amount of interference observations between distinguishable particles in Particle as well as in Condensed Matter Physics. For seeking clearness, the discussion is done in the framework of a simple Quantum Field Theory (QFT) model of two relativistic free massive neutrinos.

Análisis estadístico de datos del experimento Daya Bay; estimación de los parámetros $\Delta m^2_{ee}$ y sen$^2 2\theta_{13}$

En el modelo estándar de partículas elementales, los neutrinos son leptones sin masa. Sin embargo, su sabor leptónico oscila mientras se propagan. Este hecho advierte la presencia de una pequeña masa para los neutrinos. Tales transiciones de sabor son descritas mediante la matriz de MNSP, la cual contiene entre otros, a los parámetros $\Delta m^2_{ee}$ y sen$^2 2\theta_{13}$. En este trabajo, estos parámetros son estimados a través de los datos del experimento Daya Bay, mediante un análisis estadístico rate + shape. A partir del análisis realizado, otros estudios sobre las oscilaciones de neutrinos pueden ser emprendidos.

Propagador fermiónico revestido con N fotones dentro del formalismo Worldline

El formalismo estándar de teoría cuántica de campos para calcular la matriz S de dispersión fue desarrollado aproximadamente 70 años atrás, impulsado principalmente por los trabajos de Richard Feynman. Este formalismo se basa en integrales de trayectorias sobre configuraciones de campos cuánticos, el cual puede ser expresado de manera perturbativa mediante diagramas de Feynman. A pesar de los éxitos que ha tenido este formalismo, los cálculos para procesos con varias partículas, tanto reales como virtuales, se pueden tornar bastante complicados. Un formalismo alternativo, que ha mostrado de forma reciente varias ventajas respecto al estándar, es el formalismo Wordline. Este formalismo se basa en integrales de trayectorias en primera cuantización de partículas relativistas. En esta plática se presentará el propagador de una partícula fermiónica bajo la interacción de N fotones dentro del formalismo Worldline, mencionando sus principales ventajas computacionales comparado con el formalismo estándar de diagramas de Feynman.

Transformaciones de norma de funciones de Green en electrodinámica cuántica

Las transformaciones Landau-Khalatnikov-Fradkin (LKF) son transformaciones que sirven para relacionar funciones de Green en diferentes normas covariantes, en el espacio de configuración. Son transformaciones no perturbativas, por lo que, partiendo de una función a un orden dado en la teoría de perturbación, se puede obtener información a órdenes mayores. En este trabajo, en el cual se aplica el formalismo conocido como "línea de mundo", se hace una revisión de la deducción en la electrodinámica cuántica (EDC) escalar de la generalización de las transformaciones LKF en D dimensiones, aplicadas ahora a las funciones de n-puntos, y se hace un análisis análogo para la deducción de las transformaciones en EDC spinorial, resultando la misma transformación en ambas teorías, analizadas sólo como teorías de norma. Además, dada la transformación LKF generalizada, se trabaja en una aplicación perturbativa para inferir ciertas contribuciones a un proceso a órdenes más altos.

Cota de no colectividad en colisiones p-p a las energías de RHIC y LHC

En este trabajo se presenta un estudio de la cota inferior de la presencia de efectos no colectivos en las colisiones de protón-protón a las energías de RHIC y LHC, en el marco del modelo de parcelación de cuerdas de color, la cual esta por arriba de la presentada por el gas de hadrónes, y se prueba su viabilidad como referencia para los estudios diferenciados en multiplicidad en la producción de partículas identificadas.

Orbifolios y sus maravillas en la relación física-matemática

Los orbifolios son espacios compactos con singularidades o puntos fijos los cuales tienen asociados un elemento, salvo conjugaciones, del llamado grupo de espacio que define al orbifolio. Una de sus importantes aplicaciones es en la compactificación de cuerdas para obtener teorías en 4 dimensiones a partir de una teoría definida en 10 dimensiones. Por otra parte, resultan ser muy atractivos e útiles para mostrar y motivar propiedades y relaciones entre conceptos físicos y matemáticos tales como matrices, cambios de base, grupos, relaciones de equivalencia y clases de un grupo, las cuales tienen una relación directa con los puntos fijos inequivalentes del orbifolio, y que a la vez, representan el centro de masa de cuerdas torcidas en la teoría compactificada. Mi énfasis y trabajo es en aplicar las propiedades de los orbifolios mediante ejemplos selectos con el objetivo de motivar la enseñanza y aprendizaje en la relación entre conceptos físicos y matemáticos, lo cual resulta ser una parte importante en trabajos del área o bien para mostrar una habilidad general que nos permita maravillarnos de algunas propiedades físicas que son descritas por un código matemático que resulta alentador descubrir.

The impact of particle physics on society

Particle physics explores the fundamental blocks of matter and their interactions; this kind of science, driven by the curiosity to understand the world and the Universe around us, is called basic research, as opposed to applied research, whose aim is to solve practical problems. The value of basic research is an oft-debated question, particularly at times when other issues might appear more relevant or urgent. Besides the intrinsic worth of the knowledge it generates, particle physics is a trailblazer in terms of cutting-edge technologies in the fields of accelerators, detectors, and computing. Mind-blowingly complex and large experiments, such as those at the Large Hadron Collider at CERN in Geneva, cannot be built by simply ordering components from a catalogue, and many of the technologies and tools developed for particle physics are making a significant and lasting impact in the daily lives of people around the world. This talk will give you an overview of the impact that particle physics has on many aspects of society, from industrial processes to human capital, to medical applications, to digital technologies.

Hadrones pesados, decaimientos con rompimiento de simetría $SU(3)$

En 1974, dos nuevas resonancias fueron descubiertas en la aniquilación electrón-positrón que se interpretaron como los estados ligados más bajos de un nuevo quark $c$ y su antiquark $\overline{c}$, con una masa de un orden de magnitud tres veces mayor que la de los quarks $u,\ d$ y $s$. A partir de entonces, numerosas partícuulas constituidas incluso con el aún más pesado quark $b$, han sido descubiertas. Es importante entonces analizar las características de los decaimientos de estas partículas pesadas. En este trabajo se consideran los Bariones pesados $B(QQ'q)$ y los Mesones pesados $M(\overline{Q}$$q)$ para los quarks pesados $Q = c,\ b,\ t$ y los quarks ligeros $q = u,\ d,$ o $s$. Para la reacción $H$ $\rightarrow$ $H'$ $+$ $M(q$$\overline{q}')$, donde $H=B(QQ'q)$ o $M(\overline{Q} q)$ y $M(q$$\overline{q}')$ es un Mesón ligero, se presentan las reglas de suma para los decaimientos con ruptura de primer orden de la simetría de sabor $SU(3)$; de igual manera los coeficientes Clebsch-Gordan $SU(3)$ para el producto de las representaciones $3⊗8$ se determina explícitamente.

Formulación alternativa de las ecuaciones de Maxwell

A partir de las ecuaciones de Maxwell se obtienen las ecuaciones de Maxwell expresadas a través del vector electromagnético complejo K=E+iB , donde E es el campo eléctrico, B es el campo magnético, e i es la unidad imaginaria. A partir de estas ecuaciones se deducen la ecuación de continuidad, la ecuación de ondas electromagnéticas, y se obtienen las expresiones para la densidad de energía, y la densidad de flujo de energía (vector de Poynting) del campo electromagnético. La forma compleja de las ecuaciones de Maxwell es más compacta y permite hacer estas deducciones de una manera más breve que con las ecuaciones en donde los campos eléctrico y magnético se presentan por separado. Por lo anterior pensamos que estas ecuaciones complejas pueden servir como un método alternativo en la enseñanza y en la investigación de la electrodinámica, sobre todo porque permitiría utilizar las técnicas del cálculo de funciones de variable compleja.

Construcción y caracterización de un detector RPC de 4 gaps

Una Cámara de Placas Resistivas (RPC por sus siglas en inglés) es un detector de partículas a base de gas que consisten de un arreglo de placas paralelas de alta resistencia eléctrica. Sus electrodos están sometidos a altos voltajes y se utilizan mayormente para la detección de muones. No solo se utilizan como contadores de partículas sino también como detectores de temporización. El funcionamiento y eficiencia de un RPC, así como la carga inducida, dependen del tamaño y número de gaps (cámaras de gas) del detector. En este trabajo caracterizamos y estudiamos el comportamiento de un RPC de 15x15 cm con 4 gaps de 0.5 cm de altura, armado con vidrios de 0.1 cm de espesor, determinando su eficiencia temporal y espacial y comparamos la eficiencia con otros RPC’s de mayores dimensiones.

Espinores de Weyl y el Principio de Equivalencia

En este trabajo repasamos la forma como se puede incluir de manera consistente un potencial gravitacional en las ecuaciones que describen a los sistemas cuánticos. Partimos del caso de la ecuación de Dirac, que incluye espinores de Dirac (4-componentes), con la prescripción dada en la literatura para incluir un potencial gravitacional, el cuál es válido para partículas y antiparticulas. Luego se trata de partir de espinores de Weyl, con la ecuacion de Pauli, para incluir el campo gravitacional. Se concluye con una discusión del principio de equivalencia y sus posibles tests utilizando neutrinos.

Monte Carlo study of high multiplicity jet and isotropic pp collisions at the LHC energies

New measurements on particle production as a function of the charged-particle multiplicity in pp collisions have been reported by the ALICE Collaboration. The novelty of the results relies on the use of transverse sphericity for event classification in either pencil-like or isotropic events, which turn out to be sensitive to the main hard scattering or underlying event, respectively. Results indicate that the average transverse momentum as a function of multiplicity is higher in jetty-like (low sphericity) events than in isotropic (high sphericity) events. While QCD-inspired generators like EPOS LHC and PYTHIA 8 describe the data for minimum bias and isotropic events, the average pT is overestimated by PYTHIA 8 in high multiplicity jetty-like events. In this work, the charged particle production in the toward and transverse regions, relative to the leading-charged particle are studied as a function of the event multiplicity and event transverse sphericity in pp collisions at 13 TeV. The study is conducted using EPOS LHC and PYTHIA 8. We will show that in the jetty-like events, the UE is not negligible. The contributions of the jet and underlying event to the average pT of high multiplicity jetty-like and isotropic events will be shown. The auto-correlation effects in both two models will be discussed. In this context, the observed tension between data and PYTHIA 8 will be explained.

Predicción del exceso de neutrinos detectados por IceCube como producto de decaimientos de materia oscura

En 2013, la colaboración de IceCube reportó un exceso de 28 neutrinos de alta energía, lo cual está muy por encima del numero predicho considerando los eventos de fondo. Se ha sugerido que dicho exceso en la emisión de neutrinos puede explicarse como producto del decaimiento de partículas de materia oscura masivas e inestables, las cuales pueden formar parte de los halos de la galaxia. En este trabajo estudiamos esa posiblidad. Como objetivo particular se plantea imponer restricciones al tiempo de vida del candidato de materia oscura a partir de simulaciones numéricas. Se planea reproducir tanto la señal de neutrinos producto del decaimiento de partículas de materia oscura, así como el fondo proveniente de otras fuentes.

Búsqueda indirecta de materia oscura a través de emisiones de rayos gamma provenientes de galaxias enanas esferoidales

Las galaxias enanas esferoidales (dSph) son de los mejores candidatos a escalas astrofísicas para la búsqueda indirecta de DM, ya que tienen poca o ninguna producción de rayos gamma de fuentes bariónicas y es posible observar cualquier exceso hasta cierto valor de significancia. Además, inferencias observacionales del cociente masa luminosidad de estos objetos indican que contienen gran cantidad de materia oscura en relación a la materia visible. Ciertos modelos de física de partículas predicen que las partículas de materia oscura en dSph podrían aniquilarse en rayos gamma o un par de leptones con tiempo de vida de hasta 100 Gyrs. La señal esperada depende de las propiedades del modelo fundamental de materia oscura a considerar, así como de las características geométricas y la localización del halo de materia oscura de la dSph. En este trabajo se estudia la posibilidad de obtener evidencia indirecta de la existencia de materia oscura a partir de la observación de emisiones de rayos gamma provenientes de dSph debidas a aniquilaciones de partículas de DM. Se pretende predecir lo anterior a partir del calculo de los factores J para algunas galaxias del grupo local para un modelo particular de partículas elementales asumiendo diferentes perfiles de densidad del halo.

Funciones de Ritus para grafeno con campos magnéticos generados por operadores de entrelazamiento de primer orden

En este trabajo, estudiamos el propagador para electrones en grafeno en campos magnéticos externos. En presencia de campos electromagnéticos externos, los estados asintóticos del grafeno ya no son ondas planas y, por lo tanto, el propagador en la base de eigenestados de momentos tiene una forma más intrincada. Construimos el propagador del grafeno en presencia de un campo magnético externo generado por operadores de entrelazamiento a primer orden en la base de las eigenfunciones del operador $(\gamma \cdot\Pi)^2$, considerando que el campo magnético es ortogonal a la membrana del grafeno. A partir del caso bien estudiado del campo magnético uniforme, generamos perfiles de campos no triviales a partir de operadores de entrelazamiento de primer orden. Para dichos campos, construimos las eigenfunciones de Ritus que corresponden a estados asintóticos del grafeno en presencia de dichos campos magnéticos.

The worldline approach to quantum field theory

I will give a summary of the present state of the worldline path integral approach to quantum field theory, with an emphasis on recent developments. Those include processes involving open fermion lines in quantum electrodynamics, multiloop Euler-Heisenberg Lagrangians, and form factors for off-shell gluon amplitudes.

Charged Particle in a flat box with static electromagnetic field and Landau's levels

We study the quantization of the motion of a charged particle without spin inside a flat box under a static electromagnetic field. Contrary to Landau’s solution with constant magnetic field transverse to the box, we found a non separable variables solution for the wave function, and this fact remains when static electric field is added. However, the Landau’s Levels appear in all cases.

Cálculo de momentos dipolares débiles del quark top mediados por escalares del Bestest Little Higgs

En las últimas décadas, se han generado numerosas extensiones del modelo estándar que se han propuesto resolver el conocido problema de la jerarquía de masa, y una de las teorías propuestas se le conoce como el modelo Bestest Little Higgs (BLH). En este escenario, se implementa el mecanismo de rompimiento colectivo de la simetría en los sectores de norma, de fermión y del Higgs, los cuales inevitablemente predicen un gran conjunto de nuevas partículas dentro del rango de masas de unos cuantos tera-electronvoltios. Algunas de las nuevas partículas que surgen en el BLH son los escalares $A_{0}$, $H_{0}$ y $\sigma$. Mientras estos escalares permanecen sin ser descubiertas, podemos investigar los efectos virtuales que inducen en varios fenómenos ya que nos ofrecen oportunidades únicas para buscar efectos de nueva física. De esta manera, resulta interesante analizar a los escalares mencionados como partículas mediadoras en el lazo del vértice $Z \bar{t} t$. Por lo tanto, la propuesta en este trabajo es calcular el momento dipolar magnético débil del quark top a nivel de un lazo en el contexto del modelo BLH. Proporcionamos las expresiones analíticas y los resultados numéricos.

Violación de sabor leptónico en un modelo con simetría izquierda-derecha y fermiones con propiedades especulares

En este trabajo estudiamos las consecuencias fenomenológicas de la violación de sabor generado por la mezcla entre los fermiones estándar y los fermiones exóticos. El análisis es realizado en el contexto de un modelo con simetría izquierda-derecha donde los fermiones adicionales tienen propiedades especulares ante el nuevo grupo SU(2)_R. Se obtienen límites sobre los parámetros del modelo a través del análisis de procesos que cambian sabor leptónico (l_i → l_j + γ, H → τ l_j , l, j = e, μ).

Medida de la producción de J/psi en colisiones protón-protón a 5.02 TeV en el experimento CMS del LHC

De acuerdo a la Cromodinámica Cuántica a grandes densidades y temperaturas la materia nuclear ordinaria realiza una transición de fase hacia un estado en el que los quarks y gluones están desconfinados. Se cree que este nuevo estado de la materia existió una millonésima de segundo después del Big Bang. Hoy en día se utilizan colisiones nucleares en grandes aceleradores de partículas para reunir las condiciones necesarias para recrear este Plasma de Quarks y Gluones (QGP) en el laboratorio. Sin embargo, estudiar el QGP de forma directa es imposible ya que su tiempo de vida es demasiado corto. Por esta razón se utilizan métodos indirectos a través de los cuales podemos extraer diferente tipo de información: temperatura, viscosidad, vorticidad, etc. Uno de estos métodos consiste en el estudio de la producción de partículas J/psi, que son estados ligados de un quark 'charm' y su correspondiente antiquark. La ventaja de estas partículas es que, al estar formadas por quarks pesados, se producen en los primeros instantes de la colisión y por consiguiente experimentan la evolución completa del sistema termodinámico que se crea. Además, con el desconfinamiento los quarks sufren del Apantallamiento de Debye, razón por la cual el estado ligado se rompe ocasionando que se detecten menos J/psi que las que uno esperaría sin la formación del QGP. Pero para poder realizar el estudio de J/psi en colisiones nucleares primero hay que hacerlo en colisiones protón-protón, ya que esto nos proporciona una referencia. En este trabajo se presenta un estudio cuantitativo sobre la producción de J/psi en su decaimiento a dos muones para diferentes intervalos de momento transverso. Así mismo se utilizan simulaciones de Monte Carlo para determinar los parámetros de los ajustes que se realizan en datos reales y que tienen por finalidad extraer el número de partículas que se producen.

Evaluación de Integrales de Feynman de 4 Puntos Mediante la Representación de Mellin-Barnes

Cuando se calculan cantidades físicas que describen un proceso dado de dispersión o decaimiento en teorías cuánticas de campo, uno necesita evaluar muchos integrales multidimensionales. Después de una reducción tensorial basada en algunos proyectores sobre un diagrama de Feynman se generan varias integrales escalares que tienen la misma estructura general del integrando con varias distribuciones de potencias de propagadores. Una estrategia analítica directa es evaluar, por algunos métodos, cada integral escalar generada por el diagrama dado. Si el número de estas integrales es pequeño, dicha estrategia es razonable. Sin embargo, en situaciones no triviales, donde el número de integrales diferentes puede estar en el nivel de cientos y miles, es mejor seguir una estrategia sistemática y avanzada: derivar, sin calcular, y luego aplicar la integración por partes (IBP) y utilizar invariancia de Lorentz (LI) entre la familia dada de integrales como relaciones de recurrencia. El objetivo de este procedimiento es expresar una integral general de la familia dada como una combinación lineal de algunas integrales básicas o primarias (maestras). Por lo tanto, todo el problema de la evaluación se descompone en dos partes: solución del procedimiento de reducción y evaluación de las integrales maestras de Feynman. En este trabajo presentamos el método de representación de Mellin-Barnes como herramienta para evaluar integrales maestras de 4 puntos. Algunos de los procesos donde podemos aplicar estas integrales son procesos o diagramas a un lazo de la dispersión de Compton, la dispersión de Bhabha y el vértice de cuatro gluones.

Sumando diagramas de Feynman por integración circular

El formalismo linea de mundo ha demostrado tener ciertas ventajas sobre el formalismo estándar en los cálculos de diagramas de Feynman en teoría cuántica de campos. En esta charla tomaremos como punto de partida la formula maestra para calcular amplitudes off-shell de N-puntos en D dimensiones al nivel de un lazo en la teoría phi cubica masiva, con la finalidad de presentar un nuevo método para resolver integrales que surgen en este formalismo. Este nuevo método se aprovecha del hecho que en el formalismo linea de mundo estas integrales no solo contienen información sobre un diagrama de Feynman con piernas externas ordenadas, si no, que contienen la suma de todos los diagramas de Feynman.

Momentos dipolares débiles del quark top inducidos por un pseudoescalar masivo y por un boson de Higgs en el modelo SLHM

Estudiar las propiedades del quark top, es uno de los objetivos principales del LHC, además, debido a que esta es la partícula más pesada que predice el Modelo Estándar (ME) mt=173 GeV, es interesante profundizar en su fenomenología, puesto que su masa es del mismo orden de magnitud que la escala de rompimiento espontáneo de simetría electrodébil ( v = 246 GeV), por lo que es más sensible a efectos de nueva física que el resto de los fermiones livianos. Por lo tanto, resulta interesante analizar las propiedades físicas de esta partícula a nivel de un lazo, presentando para ello en este trabajo, la contribución al momento dipolar magnético débil (MDMD) del quark top, inducido por un escalar masivo (identificado como η), y también la contribución al MDMD del quark top mediado por un bosón de Higgs, ambos en el contexto del Simplest Little Higgs Model (SLHM), que es un modelo que da una posible explicación al problema de la jerarquía de masa del bosón de Higgs.

Momento dipolar débil del quark top mediado por bosones de norma pesados en el modelo SLHM

El modelo estándar (ME) de partículas elementales es una de las teorías más exitosas de la física, debido a que sus predicciones teóricas han concordado con las mediciones experimentales a una precisión sin precedentes, sin embargo, hay varias cuestiones que el ME no puede explicar, una de ellas es el problema de la jerarquía de masas. Por ello, algunas extensiones del ME predicen la existencia de nuevas partículas con masas del orden de los TeVs, tal es el caso del modelo Simplest Little Higgs Model (SLHM), que no solo proporciona una manera interesante de abordar el problema de la jerarquía de masa del bosón de Higgs, sino que además logra subsanar varios de los problemas que se presentan en modelos tipo little Higgs. Es por ello que en este trabajo nos enfocamos en calcular el momento dipolar magnético débil del quark top, a nivel de un lazo, mediado por bosones de norma pesados en el contexto del SLHM en función de la nueva escala de energía f a la cual surge este modelo. Enfocamos nuestros resultados numéricos en el quark top por ser la partícula más pesada que predice el ME, y por lo tanto, la que nos da mayor aportación, ya que los quarks más ligeros estarían fuera de alcance de detección experimental.

"Estudio del decaimiento $H\to q_{i}q_{j}$ en el Modelo Estandar''

Revisamos el decaimiento del bosón de higgs a dos diferentes quarks a nivel de un lazo en el Modelo Estandar. Implementamos de manera estricta el mecanismo de GIM realizando meticulosas expansiones de serie de Taylor en los factores de forma de la amplitud y sus funciones escalares implícitas Passarino-Veltman para deshacerse de los términos espurios. Nuestras predicciones son Br$(H\to uc)$=$1.63\times10^{-18}$, Br$(H\to ds)$=$9.07\times10^{-15}$, Br$(H\to db)$=$1.03\times10^{-8}$, Br$(H\to sb)$=$2.44\times10^{-7}$; en nuestro caso $H\to uc,ds$ son más suprimidas que las reportadas con anterioridad en la literatura.

"El decaimiento $H\to q_{i}q_{j}$ mediado por $Z^{'}$con violación de sabor"

Presentamos el cálculo de la fluctuación cuántica a nivel de 1 lazo del decaimiento del bosón de Higgs a dos quarks distintos, $H\to q_{i}q_{j}$, inducido por un nuevo bosón de norma masivo $Z'$ con cambio de sabor predicho en los distintos modelos extendidos $Z^{\prime}_{S}$, $Z^{\prime}_{LR}$, $Z^{\prime}_{\chi}$, $Z^{\prime}_{\psi}$ y $Z^{\prime}_{\eta}$. Aplicamos meticulosas expansiones de serie de Taylor en los factores de forma en la amplitud y sus funciones escalares Passarino-Veltman para deshacernos de los térmimos espurios no dependientes de la masa virtual interna . Analizamos nuestras expresiones y las utilizamos para el cálculo de las razones de decaimiento.

Dispersión nuclear de materia oscura

Observaciones astrofísicas como cosmológicas confirman la existencia de materia oscura fría no bariónica y establecen que debe sumar alrededor de una cuarta parte de la energía total del Universo. Si bien, una gran variedad de candidatos a materia oscura han sido propuestos, los candidatos más prometedores son los WIMPs, los cuales, para su búsqueda se utilizan tanto métodos directos como indirectos. En este trabajo nos enfocamos en el estudio de la detección directa de materia oscura, para ello, revisamos las generalidades de los experimentos de detección directa e identificamos las condiciones físicas y teóricas que propician la interacción de materia oscura con el núcleo.

Materia oscura fermiónica en el Modelo Escotogénico

En modelos donde se incluyen neutrinos masivos, destacan los modelos tipo {\it seesaw}, donde neutrinos derechos singletes del grupo de norma del Modelo Estándar son agregados al contenido de materia estándar. Estos neutrinos inertes por definición, son de forma natural posibles candidatos a materia oscura. En este trabajo se realiza un breve estudio de los mecanismos por los cuales se puede reproducir la densidad residual conocida actualmente considerando materia oscura fermiónica. Como ejemplo consideramos el Modelo Escotogénico.

Simulación del impacto de la radiación en detectores RPC

Los detectores RPCs (Resistive Plate Chambers) o Cámaras de Placas Resistivas son detectores gaseosos con buena resolución temporal y espacial. El incremento en la luminosidad de los futuros aceleradores, tales como el HL-LHC (High Luminosity-Large Hadron Collider), presentarán nuevos retos. Uno de los más importantes será el incremento de la radiación en los detectores. En este trabajo se presenta el análisis de simulación de los detectores RPCs, utilizando el paquete Geant4 (GEometry ANd Tracking), para someterlos a diferentes tipos de radiación. Estos estudios son muy importantes para entender los efectos que estos ambientes hostiles pueden tener sobre la funcionalidad del detector. Además ayudan en el diseño y construcción de detectores más robustos y en los estudios de background para optimizar los análisis de datos.

Rendimiento del Detector de Muones de CMS y Reconstrucción de Muones de las Colisiones protón-protón a 13 TeV

El Solenoide Compacto de Muones (Compact Muon Solenoid-CMS) es un detector de propósito general, diseñado principalmente para la búsqueda de señales de nueva física de las colisiones de iones pesados y protón-protón, provenientes del Large Hadron collider (LHC). La detección de muones es una pieza clave para descubrir nueva física y jugó un papel importante en el descubrimiento del bosón de Higgs reportado por los experimentos ATLAS y CMS en el 2012. El sistema de muones, software de reconstrucción de muones y el trigger de alto nivel tuvieron cambios importantes en 2013-2014 en preparación para funcionar con una mayor energía de colisión y luminosidad instantánea. Este trabajo describe el rendimiento del sistema de muones modificado, utilizando datos de colisión protón-protón a una energía del centro de masa de 13 TeV recopilados en 2015-2016.

Tomografía de Muones

El muón es una partícula elemental. Tiene carga eléctrica unitaria como el electrón pero una masa aproximadamente 200 veces mayor que este. Los muones de los rayos cósmicos altamente penetrantes golpean la Tierra a una razón de cerca de un muón por centímetro cuadrado por minuto. La tomografía de muones es una técnica que usa muones de rayos cósmicos para generar imágenes tridimensionales de volúmenes. Los muones de los rayos cósmicos son altamente penetrantes, con energías promedio de cerca de 10 000 veces aquellas de los rayos X típicos, por lo que pueden atravesar cientos de metros de roca. Su poder de penetración los hace capaces de ser usados para crear imágenes de objetos que pueden encontrarse detrás o dentro de un material sellado que es demasiado grueso o profundo para utilizar otros métodos de imágenes. Desde su desarrollo en los años 50 la tomografía de muones ha encontrado usos en diferentes campos tales como la física de partículas, medicina e industria. En este trabajo se da una visión general de la muografía y sus diferentes aplicaciones.

Análisis del Decaimiento $H\rightarrow \tau \tau$

El experimento CMS (Compact Muon Solenoid) del CERN es uno de los experimentos de propósito general que analiza los decaimientos de colisiones protón-protón provenientes del LHC (Large Hadron Collider). Entre sus descubrimientos más importantes se encuentra el bosón de Higgs, anunciado el 4 de julio de 2012. Una de las metas principales de CMS es estudiar las propiedades del bosón de Higgs en sus diferentes canales de decaimiento. En este trabajo se presenta un análisis del decaimiento del bosón de Higgs a dos leptones tau. El estado final es un leptón muón y un leptón tau que decae hadrónicamente. Los datos y eventos simulados provienen del experimento CMS y se obtuvieron a través del portal CERN Open Data.

Sobre la transformación de Lorentz dual

El estudio de la visualización de figuras geométricas ancladas en sistemas de referencia que se mueven con velocidades muy altas, condujo, en su momento, a la conclusión de que las figuras se ven, fotográficamente, rotadas en el plano ortogonal a la dirección del movimiento en lugar de verse contraídas. Bajo la premisa de que las propiedades de las figuras geométricas son las mismas que las del espacio en el que se encuentran, la visualización de ellas sería la misma que la que se puede hacer del propio espacio. Se estudia la transformación de Lorentz dual que produce una rotación en el plano requerido, su posible nexco con el fenómeno visual y su congruencia con los fenómenos electromagnéticos.

Studies of MRPC with novel low resistivity glass

Resistive Plate Chambers (RPCs) are robust, easy to build, and relatively inexpensive gaseous detectors with both excellent position accuracy and time resolution. They are able to measure charged particles, neutrons and gamma photons. These features make them very useful in High Energy Physics (HEP) and astrophysics experiments. Beyond HEP other possible applications include: time of flight-positron emission tomography (TOF-PET), mammography scanners, muon tomography and environmental protection to mention a few. The demands on the RPC rate capability and spatial resolution for these and other applications have increased over time. The Multigap Resistive Plate Chambers (MRPCs) play an important role in answering these demands. Following this line, we report on the working and timing characteristics of a 10-gap MRPC with 160 $\mu$m gaps, built with a new low-resistivity electrode material. The results show that these detectors could be used in ultra high rate applications with very good efficiency.

Correcciones Radiativas a la Polarización del Muón en los Decaimientos Semileptónicos de Kaones Neutros

Calculamos las Correcciones Radiativas a la Polarización Transversal del Muón en los Decaimientos Semileptónicos de Kaones Neutros. Nuestras primeras evaluaciones muestran valores pequeños para dichas correcciones.

Estudio comparativo de las oscilaciones de neutrinos y antineutrinos en materia, para el caso de dos y tres generaciones

Las oscilaciones de neutrinos se reeren a las transformaciones periódicas entre los diferentes sabores de los neutrinos . El concepto de oscilaciones de neutrinos fue introducido por primera vez en 1958 por B. Pontecorvo para transiciones de neutrino/antineutrino. Con el descubrimiento del neutrino muonico en 1962 en el experimento realizado por Lederman, Schwartz y Steinberger, surge la posibilidad de las transiciones entre los distintos sabores del neutrino. Por otro lado las primeras medidas experimentales del fujo de neutrinos solares predicho por el Modelo Estándar Solar se llevaron a cabo en la década de los 60's por Davies y sus colaboradores, dichas medidas arrojaron un décit respecto al valor predicho, esta discrepancia fue posteriormente confirmada por varios experimentos realizados en diferentes laboratorios, este es el conocido "problema de los neutrinos solares". Las oscilaciones de neutrinos son la mejor propuesta para resolver este problema, fue en 1978 cuando Wolfenstein discutió los efectos de la materia en la propagación de los neutrinos debido a las interacciones con las partíulas del medio. El concluyó que los neutrinos se encuentran sujetos a un potencial efectivo que es análogo al índice de refracción de la luz a través de la materia. Por su parte, en 1985 Mikheyev y Smirnov descubrieron que las probabilidades de transición en las oscilaciones de neutrinos pueden ser sensiblemente modificadas cuando el neutrino se propaga en un medio con densidad variable, este es el efecto MSW, el cual se volvió famoso rápidamente debido a ser el mejor candidato para explicar el problema de los neutrinos solares. Des afortunadamente la literatura disponible discute de manera somera el caso de los antineutrinos, el propósito del presente trabajo consiste en estudiar tanto las oscilaciones de neutrinos como las de los antineutrinos y encontrar las similitudes y diferencias que presentan cuando estos se propagan en materia bajo las mismas condiciones, así como las relaciones existentes entre ambos casos.

Límites a extensiones del Modelo Estándar con mediadores ligeros a partir de los datos del experimento CONNIE

El experimento CONNIE, situado a 30 m del núcleo del reactor Angra 2 en Río de Janeiro, Brasil, recolectó en 2019 3.7 kg-día de datos utilizando un arreglo de detectores CCD con bajos umbrales de energía ($\sim$1 keV). CONNIE estudia la dispersión elástica coherente de antineutrinos provenientes del reactor nuclear con los núcleos de Si en los detectores. Se reportan los primeros resultados del experimento, mostrando un nulo exceso en el número de eventos en los datos con el reactor encendido. Se estableció un límite, al 95% nivel de confianza, en la tasa de eventos de dispersión elástica coherente antineutrino-núcleo. Este resultado se utilizó para imponer límites en el espacio de parámetros de mediadores ligeros, escalar y vectorial, considerados en dos extensiones simplificadas del Modelo Estándar. Los límites establecidos son actualmente los mejores entre aquellos impuestos por los experimentos que estudian la dispersión elástica coherente, tanto para un mediador vectorial con masa $M_{Z^{\prime}}<$ 10 MeV como para un mediador escalar con masa $M_{\phi}<$ 30 MeV.