Estatus y planes para la fisica del lepton tau en el experimento Belle II

El experimento Belle II es la continuación del experimento Belle que opero de 1999 al 2010 en el Laboratorio de Aceleración de Altas Energías (KEK) en Japón, y el cual comprobó las ideas sobre violación de las simetrías de Carga-Paridad en el Modelo Estándar de Partículas elementales que condujeron al premio Nobel a Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa en 2008. Belle II comenzó la toma de datos en 2018 y espera tomar datos hasta el 2030 alcanzando una cantidad de datos sin precedentes para el estudio de hadrones con un quark b, asi como de leptones tau. En esta charla se presentara los avances de Belle II en la física del tau así como los planes a futuro, particularmente en la búsqueda de nueva física.

Estudio de piones producidos en procesos difractivos centrales con colisiones protón-protón con ALICE-LHC del CERN

ALICE es un experimento diseñado principalmente para el estudio de la materia en condiciones extremas de densidad de temperatura y energía ubicado en uno de los puntos de colisión del LHC en el CERN. Por sus características de diseño, con los detectores de ALICE es posible colectar eventos difractivos en colisiones protón- protón. En este trabajo se presenta el estudio de los procesos difractivos donde hubo una producción de 2 y 4 piones, para ello se hará uso de las distribuciones de masa invariante para los eventos colectados por ALICE durante los años 2017 y 2018 del LHC.

Modelo efectivo para investigar el diagrama de fase de la cromodinámica cuántica a alta temperatura y densidad bariónica

Usamos el modelo sigma no lineal 3-d O(4) como un modelo efectivo para la Cromodinámica Cuántica (QCD) con dos sabores de quarks, para investigar el diagrama de fase a alta densidad bariónica y temperatura, la cual implica reducción dimensional. Las simulaciones de Monte Carlo proveen un conjunto de configuraciones, los cuales habilitan mediciones numéricas no perturbativas de cantidades termodinámicas, que permiten monitorear la transición de fase o crossover y en particular, la búsqueda del Punto Crítico, el cual es también un problema de próximos experimentos con colisiones de iones pesados. El entendimiento del diagrama de QCD es uno de los más sobresalientes retos en la física de altas energías. A altas densidades bariónicas, es relevante para nuestro entendimiento del Universo temprano, de las estrellas de neutrones y de recientes datos experimentales, por ejemplo en el CERN y en el BNL.

Perfiles de cuerdas cósmicas de un campo de norma U$(1) _{B-L}$

El modelo estándar posee un simetría global U$(1)_{B-L}$, donde $B$ y $L$ son el número bariónico y leptónico respectivamente. Para convertir esta simetría global en una simetría norma, necesitamos añadir un campo $\mathcal{A}_{\mu}$ de norma U(1), neutrinos de quiralidad derecha y un campo de Higgs adicional $\chi$ que dé masa al neutrino derecho. El campo de norma $\mathcal{A}_{\mu}$ se acopla tanto al campo de Higgs $\Phi$ del modelo estándar como al nuevo campo de Higgs $\chi$. Las cuerdas cósmicas surgen como defectos topológicos del Lagrangiano al añadir estos nuevos campos. Obtuvimos numéricamente el perfil de cuerdas como soluciones a las ecuaciones de movimiento acopladas de los campos $\Phi$, $\chi$ y el campo de norma $\mathcal{A}_{\mu}$.

El modelo de Schwinger con dos sabores a temperatura finita y en el régimen delta

Se presenta un estudio del modelo de Schwinger con fermiones de dos sabores, formulado en la retícula. A temperatura finita se mide la masa de los bosones que aparecen en el modelo, las cuales se encuentran relacionadas con $m_\pi$ y $m_\eta$, como función de la masa degenerada de los fermiones, $m$. Se comparan los resultados con la solución numérica a un conjunto de ecuaciones obtenidas por Hosotani et al. basándose en bosonización. Dichas ecuaciones predicen las masas de los bosones cuando la masa $m$ es pequeña. Asimismo, se mide la constante de decaimiento del pión $F_\pi$ en el llamado régimen delta. Finalmente, se mide la susceptibilidad topológica y aplicando una versión bidimensional de la fórmula de Witten-Veneziano, se determina la constante de decaimiento del mesón eta, $F_\eta$, que en este caso resulta ser distinta de $F_\pi$ a diferencia de QCD con muchos colores.

The "$n$-Hit function" and Casimir energies $-$ a multi-variable integral transform of the Feynman propagator

We present a new approach to calculating the Feynman propagator in the presence of geometrically non-trivial boundary conditions that generalises an integral transform of the propagator introduced earlier (the "hit function''). We define a multi-variable version of this function that forces path integral trajectories to pass through $n$ points in space-time and describe how it can be used to calculate the propagator in ultra-localised potentials based upon a convergent sequence of Padé approximants. $\\$ We will show how to calculate all such hit functions in odd dimensions, giving recursion relations between these functions and apply the results to the simple cases of propagation in the presence of perfectly conducting planar and spherical plates. We indicate the application to determining Casimir energies using this technique in the context of the worldline approach to quantum field theory which is a well-established area of research in Mexico.

Fotoproducción central de 2 y 4 piones en colisiones ultraperiféricas con ALICE-LHC del CERN

Las interacciones electromagnéticas están presentes en las colisiones de partículas cargadas y, en particular, en las colisiones entre iones de Pb realizadas en el experimento ALICE del LHC en el CERN. Tales interacciones son de mayor importancia cuando no existen interacciones hadrónicas, es decir, cuando el parámetro de impacto es mayor que la suma de los radios de las partículas que colisionan y que es a lo que se conoce como una colisión Ultraperiférica (UPC). El campo electromagnético de una partícula cargada que se mueve a velocidades ultrarelativistas puede verse como un flujo continuo de fotones que rodea a la partículas, y en UPC las nubes de fotones de las partículas pueden interactuar, una de estas interacciones es la fotonuclear, en la que los fotones interactúan con todo el núcleo o con algunos de los nucleones que lo componen, esta interacción da como resultado la generación de nuevas partículas, especialmente mesones vectoriales, y si el núcleo interactuante no se rompe se dice que fue un proceso coherente. En esta presentación se estudiará la fotoproducción coherente de 2 y 4 piones en colisiones Pb-Pb en ALICE LHC.

Scaling of kinematic and global observables, along with energy density in p+p, p+Pb and Pb+Pb collisions from NICA to LHC energies

The multiplicity and average transverse momentum of the charged and identified particles pro- duced in all kinds of colliding systems are global observables used to characterize events in a wide energy range. The study of both quantities provides an insight into the collective phenomena and the geometric scaling properties of the systems created in ultrarelativistic p+Pb, Pb+Pb, and even p+p collisions. In this work, we present a study of these observables using different Monte Carlo event generators, and see the possibility to analyze the sensitivity in these observables to the col- lective phenomena at the LHC but not at the NICA energies, where alternative observables should be required. Computing the average transverse momentum as a function of the multiplicity scaled to the transverse collision area for charged and identified particles from ALICE and CMS data, show a scaling behavior from p+p to p+Pb for several collision energies. Additionally, the energy and entropy densities are computed and scaled to the average transverse momentum to look for a possible phase transition. The results together to predictions from PYTHIA, EPOS, and UrQMD, show a sudden change in the energy and entropy with slight discrepancies among data and event generators which could be originated by the different strength of the flow incorporated in each event generator, and consequently, the study provide valuable information to tune event generator.

Medición de la viscosidad del universo temprano en los aceleradores de iones pesados relativistas

Haremos una revisión de las mediciones de los coeficientes de viscosidad en términos del espectro de momento trasverso, la anisotropía de momento y multiplicidad de los hadrones producidos en las colisiones de iones pesados a las energías de LHC y RHIC. Mostramos como esta cantidad universal para la formación de QGP puede ser afectada por la presencia de fluctuaciones del estado inicial que llevan a un medio no termalizado altamente fluctuante, y que presenta diferencias respecto al QGP termalizado, que se cree se formo a los 10−10 seg de vida del Universo. Exploraremos que nos dice la viscosidad sobre esta etapa del universo temprano y sobre el medio que se forma en los grandes colisionadores relativistas.

ALP's: Estudio de la posible atenuación de fotones por conversiones con candidatos ligeros a materia oscura

Uno de los principales problemas de la astrofísica (y de toda la física en general) es la llamada materia oscura, un tipo de materia que se conjetura que está presente debido a sus efectos gravitacionales pero que no emite ninguna radiación electromagnética contrariamente a la materia bariónica. A pesar de constituir aproximadamente el 27$\%$ de la composición del universo, ha sido imposible obtener información sobre su naturaleza y composición. Uno de los modelos más famosos y con más presencia ha sido el WIMPs (Weakly interacting massive particles) el cual se basa en una extensión supersimétrica del modelo estádar de partículas (SM). Sin embargo, en los experimentos del LHC no se ha podido observar ninguna partícula supersimétrica, por lo cual otros modelos han empezado a surgir con más fuerza e interés renovado. Uno de estos estudios es el de Axion like particles(ALPs), las cuales son partículas hipotéticas ligeras (en el rango de $\sim$neVs) que surgen de una extensión al concepto de Axión de QCD dentro del marco de teorías más allá del modelo estándar (BSM), como teoría de cuerdas. Estas ALPs son de interés ya que pueden ser posibles candidatas a ser componentes de la materia oscura, además a muy altas energías los fotones podrían oscilar y convertirse en ALPs lo cual se traduciría en distorsiones en el espectro observado de la fuente. A partir del estudio de la fuente eHWC J1907+063 cuya emisión a muy altas energías es detectada por el observatorio HAWC, se realizaron cálculos sobre el posible efecto de la atenuación en el espectro de dicha fuente debida a las conversiones fotón-ALP, lo que permitió establecer cotas en dos parámetros fundamentales de las ALPs: masa y constante de acoplamiento. Este proyecto fue realizado gracias al apoyo del proyecto PAPIIT IN111419.

Contricciones Cosmológicas a un modelo de Higgs Compuesto

Muchas extensiones al Modelo Estándar de partículas tienen una gran cantidad de parámetros libres nuevos que reducen su predictibilidad. Aquellos modelos que contienen candidatos a materia oscura no pueden ser probados sólo en aceleradores ya que podrían no detectarse incluso a las escalas de energía exploradas por el LHC. Es necesario considerar otras fuentes de información que permitan dar pistas sobre las simetrías de los modelos de Nueva Física y su viabilidad. El modelo de Higgs compuesto es una extensión al Modelo Estándar prometedora cuyos parámetros deben determinarse con las mediciones experimentales disponibles. En este trabajo se estudian las restricciones sobre el espacio de parámetros libres de una versión del modelo de Higgs Compuesto usando las restricciones de Planck a la densidad reliquia de materia oscura en el Universo.

Study of the black disk limit trough the unitarity violation from geometric scaling model

We study the relationship between the total and inelastic cross-sections from a geometric scaling model and compare the evolution of the ratio of total to elastic cross-section ratio with the eikonal and U-Matriz approaches which consider two unitarization schemes, the results show relevant differences when going to the ultrahigh-energy scale regions.

Física de Partículas por medio de Simulaciones Numéricas

Presentamos los conceptos básicos de simulaciones numéricas que proporcionan resultados en la física de partículas. Primero se describe la formulación de mecánica cuántica y de campos cuánticos en el formalismo de la integral funcional. Discutimos el espacio Euclideano y su regularización en el retículo, para varios tipos de campos. Resulta un formulacion de fisica cuántica en terminos simples, que permite el tratamiento con simulaciones Monte Carlo. Finalmente llegamos al Cromodinámica Cuántica (teoría de norma que describe la interacción fuerte) y se comenta sobre el estatus de los resultados para el mundo hadrónico.

Nueva caracterización de la transición de fase topológica BKT para el modelo XY 2-dimensional

En este trabajo estudiaremos el modelo XY 2-dimensional, que tiene una transición de fase topológica llamada transición Berenzinskii-Kosterlitz-Thouless (BKT). La principal característica del modelo, que describe por ejemplo superfluidos de helio, es que su longitud de correlación diverge, pero no presenta un rompimiento de simetría, tal como lo pide el teorema de Mermin-Wagner para sistemas 2-dimensionales. La transición fue estudiada generando configuraciones representativas del modelo mediante cadenas de Markov en simulaciones Monte Carlo usando el algoritmo multi-cluster de Wolff. El modelo XY exhibe vórtices (formados por espines) entre los clusters del sistema, este hecho motiva nuestra propuesta de definir semi-vórtices para denotar la contribución de un vórtice a la frontera de un cluster. Proponemos una nueva observable llamada vorticidad por cluster, que cuantifica en promedio la contribución de los semi-vórtices a cada cluster de una configuración dada. Esto resulta de gran utilidad puesto que la dinámica de los vórtices está fuertemente relacionada con la transición de fase. Midiendo esta nueva observable (la vorticidad por cluster) se obtuvo información sobre el comportamiento de la transición BKT y en particular se caracterizó la temperatura crítica del sistema.

Cromodipolos electromagnéticos inducidos por fluctuación cuántica de cuatro cuerpos

Calcular el momento anómalo dipolar cromomagnético en el Modelo Estándar inducido a partir de la fluctuación cuántica a nivel de un lazo de cuatro cuerpos. En general, los dipolos cromoelectromagnéticos son correcciones radiativas computadas tı́picamente a partir de la interacción de tres cuerpos, $q̄qg$, similar al caso abeliano de electrodinámica cuántica. Sin embargo, en cromodinámica cuántica la naturaleza no abeliana del tensor de intensidad del campo gluónico, presente en el lagrangiano efectivo de los cromodipolos, también predice su inducción por interacción de cuatro cuerpos, a saber, mediante el vértice de dos quarks con dos gluones, $q̄qgg$.

Pair creation in de Sitter space

Pair creation in curved space is an important but notoriously difficult topic in quantum gravity. I will discuss here mainly the case of de Sitter space, which is not only relevant for cosmology but also relatively well-understood theoretically, comparing the two main techniques available for this type of computation, the Bogolyubov transformation and the effective action.

Estudio de cambio de sabor en un modelo de tres dobletes de Higgses

El Modelo Estándar describe y clasifica a la materia con las partículas elementales denominadas fermiones y bosones. La materia está conformada por los fermiones y estas partículas se caracterizan por tener un espín semientero. Por el contrario, los bosones de norma son partículas portadoras de las interacciones fundamentales y se caracterizan por tener un espín entero. En esta teoría, las masas de las partículas elementales son generadas a través del mecanismo de Higgs, mediante el rompimiento espontáneo de la simetría electrodébil. Esta ruptura se logra por medio un campo escalar complejo, conocido como doblete escalar de Higgs y su partícula portadora es el bosón de Higgs. Sin embargo, se han considerado teorías que van más allá del ME y que extienden el sector de Higgs a más dobletes. Al incluir más dobletes, la teoría conduce a nuevos bosones de Higgs y la alteración en la física de sabor, es decir, están dotados con grupos de simetría discretos, los cuales rompen el mínimo global del potencial de Higgs. Un modelo extendido es el de tres dobletes de Higgs, 3HDM, el cual incluye una variedad de grupos de simetría discretos y un nuevo tipo de simetría CP donde puede ser explícitamente conservado o violado. Las técnicas experimentales para la detección de los bosones de Higgs se simulan mediante los decaimientos de esta misma partícula y se pueden predecir con precisión las tasas de desintegración de esta partícula a leptones o quarks. En esta trabajo se estudia la amplitud de transición del proceso de decaimiento $H→l_i l ̅_j $ dentro del contexto de un modelo de 3HDM. Como resultado principal, se demuestra que la amplitud de dispersión de dicho proceso a nivel de un lazo, es finita.

Evolución con funciones de splitting dependientes del momentum transversal

Proporcionamos una primera implementación numérica de los kernels de splitting dependientes del momentum transversal (TMD), basados en el método Monte Carlo Parton Branching. Los kernels de splitting TMD permiten, en principio, combinar tanto la evolución colineal, es decir, DGLAP, como la evolución de bajo x, es decir, BFKL, en una sola cadena de evolución; por lo tanto, son de especial interés para las aplicaciones de Monte Carlo. Nuestra implementación actual se basa en una generalización directa del método Parton Branching a los kernels de splitting TMD, que implica un ordenamiento angular a lo largo de la cadena de evolución. La solución numérica de tales ecuaciones de evolución generalizadas produce una mejora de la región de bajo momento transversal de las distribuciones de protones TMD en comparación con un tratamiento basado en núcleos de división puramente colineales.

Momento magnético y cromomagnético anómalo

Actualmente, en la comunidad científica de la física de partículas se ha generado un gran interés en el momento magnético anómalo debido al desacuerdo que existe en la predicción teórica y la observación experimental de la anomalía magnética del muón, $a_{μ} = (g - 2) / 2$. Esta discrepancia puede deberse a efectos de partículas no descubiertos a través de bucles virtuales, lo que podría proporcionar una indicación de "nueva física". Estudiamos varias contribuciones del modelo estándar al momento magnético al nivel de un lazo y tratamos de extenderlo y modificarlo tomando el límite simétrico para los momentos externos del diagrama y considerando términos de masa del fotón y el gluón en sus respectivos propagadores. Adicionalmente, analizamos el momento cromomagnético anómalo en QCD con límites simétricos y on-shell, donde nuestro principal interés radica en la existencia de la divergencia en la contribución no abeliana en el límite on-shell. Finalmente, analizamos el momento cromomagnético anómalo para las interacciones electrodébiles en cada uno de los quarks, considerando la configuración simétrica y el límite on-shell. Todos los cálculos realizados se han realizado en una norma covariante arbitrario (lineal). Solo cuando los resultados son finitos e invariantes en cuanto a la norma, pueden considerarse observables físicos.

Multi-solitones en teorías escalares de campo con vacíos no-degenerados: el modelo doble de Sine-Gordon

Las teorías escalares de campos juegan un papel fundamental en el análisis de diversos fenómenos físicos. Permiten, por ejemplo, implementar el rompimiento espontáneo de la simetría, fenómeno esencial para entender las transiciones de fase y la generación de masas a través del mecanismo de Higgs. Típicamente el rompimiento espontáneo de la simetría se observa al variar un parámetro de control del potencial escalar, dando lugar a múltiples mínimos degenerados del potencial. Adicionalmente la variación de un segundo parámetro de control puede dar lugar al rompimiento de la degeneración en energía de los mínimos del potencial. En este trabajo mostramos que, en el caso de una dimensión espacial la transición en la que se rompe la degeneración se asocia en general al surgimiento de multi-solitones estáticos con carga topológica $Q_n$. Es decir, se tienen configuraciones de campo estables con estructura interna, consistente en $n$ paquetes de energía localizadas, con separaciones bien definidas entre ellos. Se presentan resultados generales, así como un novedoso modelo específico que denominamos el modelo doble de Sine-Gordon (DSGM). Se discuten las propiedades de dichas configuraciones, así como posibles aplicaciones relacionadas con el análisis de fenómenos físicos de interés. Se comentan brevemente, acerca de extensiones a teorías escalares con acoplamiento a campos de norma en las cuales aparecen configuraciones tipo vórtices.

The Improved Resistive Plate Chambers of the CMS Muon Detector

During the operation of the HL-LHC (High-Luminosity Large Hadron Collider), the identification of muons by the detector as well as assigning correct values of $p_T$ to them will be a challenge due to the expected background, pile-up and aging of the detectors. To ensure that the present RPC system performs well in these conditions, two important upgrades are planned: the replacement of the RPC off-detector electronics as well as the addition of two new stations of improved RPCs (iRPCs) in the forward region, which will extend the coverage of $|\eta|$ from 1.9 to 2.4. This work presents the importance of the RPC system in the muon detector, with an emphasis on studies of the iRPC prototypes in preparation for the HL-LHC phase.

Identificación del modo de producción tHq en el canal de $H \rightarrow \gamma\gamma$ utilizando técnicas de análisis multivariado

El bosón de Higgs es una pieza fundamental del modelo estándar de la física de partículas. Su descubrimiento se dio, después de una ardua búsqueda, en los experimentos ATLAS y CMS del CERN. Para poder realizar su caracterización es necesario analizar todos sus modos de producción, así como todas sus formas de decaimiento. El modo de producción de un Higgs asociado a un top quark no ha sido observado aún, y es fundamental para medir los acoplamientos del bosón de Higgs con el top quark. La sección eficaz de este proceso es muy pequeña (corresponde al 0.1% de la producción total del Higgs en el LHC), por lo que es muy difícil distinguirlo de otros modos de producción como ttH (que tiene una sección eficaz mayor, ~1% de la producción total del Higgs). Esto hace que sean necesarias técnicas de análisis multivariado para su correcta identificación. En este trabajo se desarrolla un método para identificar este modo de producción en el canal de decaimiento del Higgs a dos fotones ($H \rightarrow \gamma\gamma$ ), así como el decaimiento hadrónico del quark top. Para ello se implementan Boosted Decision Trees (BDTs) para discriminar entre la señal y otros procesos resonantes y no-resonantes, utilizando simulaciones del experimento CMS para energías de 13 TeV.

First Results from the Fermilab Muon g-2 Experiment

The anomalous magnetic moment of muon was used as an indication of physics beyond Standard Model in the light of the Brookhaven E821 experiment more than 20 years ago. Brookhaven showed that discrepancy between experiment and the theory was around 3.7σ. Two decades later, Fermilab Muon g-2 experiment continued this search and finally resolved this long-term puzzle by performing a four times more precise measurement (140 ppb) than the E821 collaboration at Brookhaven. First Fermilab result, which contains only first year of running (Run-1), showed 3.3σ greater value than the Standard Model prediction and is in excellent agreement with the Brookhaven measurement. Combining both measurements showed us a 4.2 σ discrepancy and we expect to increase the precision after we analyze the rest of the data in the next few years. This talk will be focusing on how the Fermilab muon g-2 experiment was conducted and how the anomalous magnetic moment of muon was calculated.

Medición de la resolución temporal intrínseca para distintas medidas de arcos de un detector centellador BC404

Se midió la resolución temporal intrínseca de distintas celdas de los anillos que componen al detector contador haz-haz nombrado BEBE a partir de simulaciones en Geant4 de incidencia en las celdas de muones con 1 GeV de energía cinética. Para esto se consideró el área efectiva (Scorer) de un fotomultiplicador de silicio (SiPM) de 6x6 mm$^{3}$ ubicado en dos posiciones: en el centro y en la esquina de la celda. Además, se examinaron tres casos de incidencia: 1) en el centro, 2) en la esquina y 3) distribución aleatoria de la cara frontal y opuesta la ubicación del Scorer en la celda. Los datos del tiempo de llegada de los fotones por evento generaron un conjunto de distribuciones de Landau. Entonces extrajimos la media del ajuste de Landau para cada evento. Este conjunto de medias generó una distribución de Gauss y se le extrajo $\sigma$ que es la resolución temporal intrínseca. El mejor resultado se obtuvo para el caso 3 con el SiPM en el centro de cada celda. Finalmente, se calculó la eficiencia de cada configuración, de la cual no se encontró alguna diferencia significativa para el caso de incidencia aleatoria de los muones con el SiPM en el centro o en la esquina de la celda.

Estados de neutrones ultrafríos dentro de un campo de fondo no trivial

En este trabajo, dentro del marco del Modelo Estándar Extendido, se investigó la influencia de una ruptura a la simetría de Lorentz sobre estados cuánticos de neutrones ultrafríos. La ruptura a la invarianza de Lorentz es introducida por medio de un campo de fondo constante que especifica direcciones privilegiadas en el espacio-tiempo y que provoca que las transformaciones de partícula no mantengan la teoría invariante. Considerando el potencial gravitatorio y una aproximación no relativista se derivó el Hamiltoniano efectivo que describe el movimiento vertical de los neutrones en este campo de fondo. Por medio de teoría de perturbaciones fueron calculadas las contribuciones que produce la ruptura de la simetría de Lorentz y, haciendo uso de los recientes experimentos realizados en GRANIT con neutrones ultrafríos, fue posible establecer una cota para ciertas combinaciones de los parámetros que controlan dicha desviación a la simetría de Lorentz. Haciendo nuevamente uso de la energía de los neutrones ultrafríos en caída libre, se propone continuar la investigación utilizando un campo escalar complejo para determinar cómo cambia la dependencia de los parámetros y el valor de la cota.

Correcciones de aceptancia y eficiencia en la producción de Upsilon (1S) en colisiones protón-protón

A altas densidades de energía y temperatura la materia nuclear ordinaria sufre una transformación de fase, en la que los quarks y gluones originalmente confinados en los hadrones se encuentran libres. A este nuevo estado de la materia, que se cree existió en los primeros instantes después del Big Bang, se le conoce como Plasma de Quarks y Gluones. En el laboratorio se recrea este plasma usando colisiones de iones pesados y se estudia por medio de mediciones indirectas. Una de éstas es la supresión de quarkonium (estados ligados de quark-antiquark pesados) debido al desconfinamiento de quarks y gluones. Antes de realizar el estudio en colisiones nucleares, es necesario cuantificar la producción de partículas en colisiones protón-protón. Uno de los componentes de estos estudios es la corrección de aceptancia y eficiencia, que toma en cuenta las limitaciones geométricas y de funcionamiento del detector. En este trabajo se presentarán los resultados de aceptancia y eficiencia en la producción de Upsilon (1S) en colisiones protón-protón a 5.02 TeV en el experimento CMS del LHC.

Separación de las componentes prompt y non-prompt de la J/psi en colisiones protón-protón en el experimento CMS

La producción de hadrones pesados en colisiones protón-protón es un tema que dista mucho de ser entendido en su totalidad. Para poder describir las secciones eficaces que se miden experimentalmente, los modelos teóricos utilizan un método de factorización para separar la producción en tres etapas. Aun así, dichos modelos no pueden describir al mismo tiempo diversas observables y las predicciones sufren de grandes bandas de incertidumbre. Esto se debe principalmente a los parámetros que se utilizan. Una forma de constreñir estos modelos, es proporcionando nuevo tipo de observables. En el presente trabajo se realiza el análisis de datos de colisiones protón-protón a 5.02 TeV, en el marco del experimento CMS del LHC, para cuantificar la producción de prompt y non-prompt J/psi en jets. La separación de la componentes se hace midiendo la longitud de decaimiento de la J/psi.

Producción de J/psi en jets usando colisiones protón-protón con Pythia 8

El experimento CMS es uno de los cuatro grandes experimentos del LHC. En él se desarrollan diversos temas de investigación, entre los cuales se encuentra la física de colisiones nucleares. Estos estudios cuantifican la producción de partículas en colisiones de iones pesados y lo comparan con lo que sucede en colisiones protón-protón. Una observable importante en estos estudios es la producción de partículas J/psi, ya que al estar formada de dos quarks pesados se origina en los primeros instantes de la colisión y por lo tanto experimenta la evolución completa del sistema. En este trabajo se presentarán los resultados de simulaciones de Pythia 8 para la producción de J/psi en jets y se compararán con los datos experimentales de CMS. Los resultados se presentarán en diferentes intervalos de multiplicidad y para las diferentes regiones del evento subyacente.

Classical potentials from QFT and amplitude

Abstract: In this work, we review the derivation of the classical potentials (Yukawa, Coulomb, and Newton) from the formalism of quantum field theory. First, we discuss this just from the field equations and the inclusion of the propagators of the appropriate theory. Then we look at the scattering amplitudes at leading order, and how to take the low-energy limit, from which one can extract/define the potential. We close with a discussion of the possible quantum effects that would arise from the calculation of loops, in particular as corrections to the propagators.

Fotoproducción exclusiva de $J/\Psi$ y $\Psi(2s)$ como herramienta para explorar la transición hacia densidades de gluones altas y saturadas en el LHC

La foto-producción exclusiva de mesones vectoriales $J/\Psi$ y $\Psi(2s)$ es un proceso muy útil para buscar señales del inicio de la saturación de la densidad de gluones en el Gran Colisionador de Hadrones (LHC). Mientras que la masa del quark de charm de aproximadamente $1.4$ GeV proporciona una escala dura en la frontera entre Cromodinámica Cuántica (QCD) perturbativa y no perturbativa, las colisiones efectivas fotón-protón en el LHC transcurren a energías del centro de masa del orden de un TeV y, por tanto, proporcionan acceso a la región del espacio de fase de la QCD caracterizada por altas densidades de gluones.. Por tanto, estos procesos permiten investigar la transición teóricamente predicha de densidades de gluones bajas a densidades de gluones altas y saturadas. En un estudio reciente encontramos que la razón de las secciones eficaces de Psi(2s) y J/Psi es una herramienta útil para discriminar entre la evolución QCD lineal BFKL (bajas densidades) y la no lineal BK (altas densidades). En la presente contribución ampliamos este estudio hacia el modelo de saturación de Bartels-GolecBiernat-Kowalski. A diferencia de los estudios anteriores, este modelo se basa en la evolución DGLAP convencional y permite una distinción más directa entre la descripción de baja y alta densidad.

Texturas tipo vecinos más cercanos y los grupos de simetría Q4 y Q6

La física del sabor es responsable de una gran variedad de procesos físicos que involucran partículas fermiónicas. Diversos formalismos se han empleado para su descripción como lo son, las texturas y las simetrías de sabor. En el Modelo Estándar (ME) la diferencia entre fermiones de diferentes generaciones básicamente es la masa, la cual proviene de la matriz de masa correspondiente. En este trabajo se presenta una extensión más vasta del ME conocido como Modelo de Tres Dobletes de Higgs, donde se consideran Simetrías Discretas de Sabor Q4 y Q6 adicionales, al aplicarlas al sector de Yukawa del nuevo modelo, se obtiene la matriz de masa correspondiente la cual tiene una estructura de texturas del tipo vecinos más cercanos.

DM en el modelo IDMS$_R$

Se presenta el estudio de una extensión del Modelo Estándar de la Física de Partículas (SM), la cual consiste de dos dobletes de Higgs, uno adicional inerte al ya contenido en el Modelo Estándar, y un singlete real (IDMS$_R$). Además, se introduce una simetría $Z_2$, bajo la cual las partículas del SM son pares y los nuevos escalares impares. Se busca establecer si el modelo restringe las corrientes neutras que cambian sabor, si cuenta con un candidato de materia oscura viable y determinar sus propiedades.

Momentos dipolares débiles del quark top en el escenario del modelo Bestest Little Higgs

Con una masa alrededor de $170$ GeV, el quark top es la partícula elemental más pesada del modelo estándar (ME). Es también el único fermión del ME con un acoplamiento de Yukawa intenso y decae antes de que se pueda hadronizar. Estas propiedades hacen del quark top un candidato pertinente para búsqueda de efectos de nueva física a la escala de tera-electronvoltios. La propuesta en este trabajo consiste en estudiar la física del top concentrándonos en los momentos dipolares débiles, el eléctrico y magnético, respectivamente. Las propiedades del top están determinadas por el vértice $Z\overline{t}t$ y son generados a nivel de un lazo en el marco de un modelo de extensión conocido como el modelo Bestest Little Higgs (BLH). De esta manera, calculamos las contribuciones del BLH a los momentos dipolares débiles del top que provienen de los lazos que contienen a los compañeros pesados de los bosones de norma, escalares y fermiones del ME. Es justificable estudiar las propiedades débiles del top en modelos de extensión, ya que estos pueden ser posibles precursores de teorías bastante generales que nos permiten explicar con mayores detalles la naturaleza de las partículas elementales.

Análisis de la interacción DDM-Nucleón

El problema de la materia oscura es quizá uno de los problemas más importantes de la Astrofísica que ha llevado a la incursión de la física de partículas. En este trabajo se estudia la interacción de materia oscura dipolar con el nucleón por medio del intercambio de un fotón, $\chi N \rightarrow \chi N $, considerando esta como una partícula masiva que actúa débilmente (WIMP, por sus siglas en inglés). Para ello, se calcula la sección eficaz de dispersión del proceso, $\sigma(\chi N \rightarrow \chi N)$ y se comparan los resultados obtenidos con los datos experimentales de XENON1T y COSINE100.

Detección de la Upsilon 1S en colisiones ultraperiféricas de Pb-Pb

El Gran Colisionador de Hadrones (LHC) es el acelerador de partículas más grande y más poderoso del mundo. Es bien conocido por realizar colisiones protón-protón en las que se recrean las condiciones que existieron en el universo instantes después de su nacimiento con el Big Bang. Sin embargo, el LHC también genera interacciones de altas energías entre fotones, lo ocurre en Colisiones Ultra Periféricas (UPC) de núcleos atómicos. Este tipo de eventos puede dar lugar a la foto-producción exclusiva de mesones vectoriales. Entre estos, la foto-producción de quarkonium en el LHC permite el estudio de las funciones de distribución gluónicas en un rango de $x_B$ (Bjorken-$x$) de $10^{-4}$ a $10^{-2}$. En este trabajo se explora la posibilidad de detectar la Upsilon 1S en UPC de plomo-plomo a 5.02 TeV en el experimento CMS.

Momentos dipolares débiles del leptón-tau

Los efectos de nueva física pueden manifestarse a través de correcciones virtuales de nuevas partículas, en particular, las predichas en el contexto del modelo Bestest Little Higgs. En este trabajo, se calcula la contribución que generan las partículas exóticas a orden de una lazo sobre el vértice $Z\bar{\tau} \tau$. Enfocamos nuestra atención a los factores de forma relacionados con el momento dipolar eléctrico débil y el momento dipolar magnético débil ya que estos están íntimamente ligados con desviaciones respecto a las predicciones del modelo estándar (ME), por lo que podrían proporcionar evidencias de nueva física. Tal es caso del momento magnético anómalo del muón cuya medición experimental se realizó hace unas décadas, y el resultado exhibe una discrepancia entorno a tres desviaciones estándar entre medida y predicción teórica. Las mediciones más recientes indican que la discrepancia con el experimento continúa. Este resultado es uno de los principales indicios de física más allá del ME, y además, la principal motivación para la investigación de los momentos dipolares débiles del tau, el cuál podría confirmar estas discrepancias.

Multigap Resistive Plate Chambers, MRPCs

La alta resolución temporal, espacial y bajo costo de las Cámaras de Placas Resistivas Múltiples (Multigap Resistive Plate Chambers, MRPCs) las convierten en detectores muy atractivos en diferentes campos. Los futuros colisionadores de partículas, tales como el HL-LHC (High Luminosity Large Hadron Collider), presentarán grandes retos tanto para la reconstrucción del paso de las partículas –debido a un mayor número de colisiones- como a la alta radiación a la que estarán sometidos los detectores. Una mayor resolución temporal, de algunas centenas de picosegundos, sumada a la información espacial, permitirá el rastreo de partículas en 4D, incluso en ambientes hostiles. En este trabajo se expone la importancia de los MRPCs, sus usos y aplicaciones así como el proceso de ensamblaje de dos MRPCs portables construidos en el CERN.

Estudios de Simulación de Detectores RPC en Ambientes de Alta Radiación

El incremento en la luminosidad en el HL-LHC (High Luminosity- Large Hadron Collider) presentará nuevas oportunidades para el descubrimiento de nuevos fenómenos pero también impone grandes retos, siendo uno de los más importantes la alta radiación a la que estarán sometidos los detectores de partículas. En este trabajo se presenta un análisis de la simulación del impacto de la radiación en los detectores RPCs (Resistive Plate Chambers) del sistema de muones del Experimento CMS, a través del paquete Geant4 (GEometry ANd Tracking) desarrollado en CERN. Estos estudios son de gran importancia para entender cómo la radiación puede afectar la funcionalidad y eficiencia de los detectores. Además ayudan en la construcción de detectores más robustos que pueden soportar altos niveles de radiación y pueden ser una guía en la implementación de posibles blindajes para aminorar los efectos de la radiación.

Análisis del decaimiento del bosón $Z^0 \rightarrow \mu^{+} \mu^{-}$

Las partículas portadoras de las interacciones débiles son los bosones $W^{\pm}$ y $Z^0$; con masas de 80.4 GeV/$c^2$ y 91.2 GeV/$c^2$ respectivamente. Los bosones son ~80-90 veces más masivos que el protón e incluso más pesados que los átomos de hierro. Debido a su gran masa, estos bosones tienen una vida media muy corta de alrededor de $3\times 10^{-25}$ s. Su descubrimiento experimental fue fundamental para establecer lo que ahora se conoce como el Modelo Estándar de la física de partículas. Dado que el bosón Z es neutro, la carga total conservada de los productos de la desintegración debe ser igual a cero. Un posible modo de decaimiento es a leptón-antileptón. Los muones son leptones cargados con una masa ~207 veces la del electrón, que proporcionan señales muy claras en los detectores de partículas. En este trabajo se presenta el análisis del decaimiento del bosón $Z^0 \rightarrow \mu^{+} \mu^{-}$ empleando datos del experimento CMS extraídos del Open Data CERN.

Análisis del Bosón de Higgs a Cuatro Leptones

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 protón-protón y de iones pesados, provenientes del Large Hadron Collider (LHC). El bosón de Higgs fue descubierto por los experimentos ATLAS y CMS del CERN y se reportó el 4 de julio de 2012. El Premio Nobel de Física de 2013 fue otorgado a Peter Higgs y François Engler por sus predicciones teóricas. En este trabajo se presentan los resultados obtenidos del decaimiento del bosón de Higgs a cuatro leptones. Los datos son públicos y provienen del portal “Open Data CERN”.

Masas de neutrinos en un modelo con simetría izquierda derecha y fermiones espejo

En el marco de referencia de un modelo con simetría izquierda derecha que contiene fermiones con propiedades especulares y con grupo de norma SU(3)_C⨂SU(2)_L⨂SU(2)_R⨂U(1)_Y', se estiman las masas de los neutrinos, las cuales son consistentes con las cotas experimentales y la jerarquía. Partiendo de la matriz de masa de los neutrinos de Majorana más general, se determina la masa de los neutrinos activos y estériles derechos con la aplicación de un doble mecanismo seesaw. Se analiza la escala de masa de un neutrino estéril ligero.

Representación del Decaimiento de un Quark Belleza

La hadronización o fragmentación es el proceso de formación de hadrones a partir de quarks y gluones a través de la interacción fuerte. El proceso de fragmentación no se puede calcular exactamente con el Modelo Estándar y debe describirse fenomenológicamente. El entendimiento de la fragmentación del quark belleza juega un papel importante en la búsqueda de procesos de nueva física, así como en los análisis del decaimiento del Higgs, medidas de precisión del quark top –incluyendo su masa, probabilidad de producción y momento- entre otros. Presentamos la medida de la forma de la función de fragmentación del quark belleza, utilizando mesones encantados producidos dentro de jets (con belleza) a partir de decaimientos de pares top anti-top, reportada por el experimento CMS. Asimismo se muestra la representación visual de la colisión protón-protón a 13 TeV con características del decaimiento de un quark belleza.

Materia oscura en extensiones del Modelo Estándar

En la actualidad, el Modelo Estándar (ME) es una teoría que describe con gran precisión y de manera satisfactoria física para las partículas elementales. No obstante, el ME deja por fuera la explicación de fenómenos observados que requieren de una base teórica, tal es caso de la materia oscura. En este trabajo discutimos cómo se puede considerar incluir la materia oscura dentro del marco de trabajo del (ME) a través de extenderlo. Se presenta un estudio como primer acercamiento de diferentes tipos de candidatos a materia oscura de una forma efectiva. Consideramos candidatos de materia oscura tipo bosón y fermión para calcular la densidad relica. Finalmente, se discuten las posibles extensiones en las cuales pueden existir estos tipos de candidatos para materia oscura.

Dipolo Electrodébil: Un Primer Acercamiento

Haciendo uso del lagrangiano efectivo, analizamos la corrección a orden de un lazo del cambio de sabor de un fermión mediante la interacción con el bosón de Higgs. El presente análisis se realiza mediante el estudio del vértice que describe el acoplamiento renormalizable más general de un campo escalar a un par de fermiones tal que duplica las características medidas en la mayoría de los sistemas extendidos de Yukawa que induce un cambio de sabor.

El decaimiento del bosón $Z^\prime$ con cambio de sabor

El estudio de anomalías de sabor ha cobrado interés constante, dado que este fenómeno puede ofrecer una vía para la búsqueda de efectos de nueva física. Por tal motivo, surge el interés de analizar el decaimiento $Z^\prime\to \mu e$ en el contexto del modelo secuencial. El estudio de este proceso requiere de la estimación de la intensidad de acoplamiento $Z^\prime\mu e$, donde es obtenido a partir del análisis de la conversión $\mu-e$ junto con el decaimiento $\mu\to e\gamma$ mediado por un bosón $Z^\prime$. En este sentido, la propuesta de este trabajo es estimar la fracción de decaimiento $Z^\prime\to \mu e$ en función de la masa del bosón $Z^\prime$.

Materia oscura a través del mecanismo de $freeze-out$ en el modelo Escotogénico

Una de las mayores incógnitas de la física es la naturaleza de la materia oscura (DM). El observable que nos permite investigar a la DM es la densidad reliquia $\Omega h^2$, que es la cantidad de DM que permanece en el Universo actualmente. Muchos candidatos a materia oscura han sido propuestos en diferentes modelos, entre ellos están los WIMP ( Weakly interactive Massive Particles, por sus siglas en inglés). En este trabajo se realiza un estudio del mecanismo de freeze-out como fuente de la densidad reliquia en el modelo Escotogénico usando micrOMEGAs, esto para probar al candidato DM en el modelo.

Estudio de las señales del Higgs en el Modelo Escotogénico

A partir del descubrimiento del bosón de Higgs en LHC en el 2012, los procesos de decaimiento del Higgs han sido experimentalmente medidos con mayor precisión y resumidos en lo que se conocen como señales del Higgs. Las predicciones de estas señales en el Modelo Estándar ($\phi \rightarrow f \bar{f},VV$) nos permiten realizar una comparación con modelos más allá del Modelo Estándar (BSM). En este trabajo, se plantea realizar el estudio de las señales del Higgs en el Modelo Escotogénico y sus implicaciones en cuanto al espacio de parámetros permitido para este modelo.

Decaimientos del bosón de Higgs con violación de sabor en un modelo Froggatt-Nielsen

El estudio de los decaimientos del bosón de Higgs en procesos con violación de sabor leptónico (LFV, por sus siglas en inglés), $ h \to \ell_i \ell_j $, se ha convertido en un tema de investigación actual. Tales decaimientos son muy excluidos dentro del Modelo Estándar (SM, por sus siglas en inglés). Debido a su simplicidad relativa para reconstruir la señal en futuros aceleradores de partículas, es una herramienta importante para sondear las extensiones SM, donde se podría alcanzar niveles de detección favorables. Aquí, identificamos un mecanismo que permite inducir interacciones de Higgs con LFV grandes. Nos enfocamos en el modelo más simple de este tipo para estudiar su fenomenología, cuyo sector escalar consiste en un doblete de Higgs y un singlete (complejo) de Froggatt-Nielsen (FN)

Implicaciones de la violación de CP en SM-$S_3$

Los parámetros Yukawa son parámetros libres en el Modelo Estándar (SM), estos parámetros tienen constricciones cuando tenemos violación espontánea de la simetría carga-paridad (CP) en el SM extendido con la simetría permutacional de tres objetos $S_3$. En este trabajo se presenta el análisis del sector de Yukawa y las restricciones a los parámetros de Yukawa del modelo.

Funciones de ritus para el grafeno con campos magnéticos generados por operadores de entrelazamiento a primer orden

En este trabajo, se estudia el propagador de electrones en el graneo interactuando con campos magnéticos externos. En estas condiciones, los estados asintóticos del grafeno ya no son ondas planas y, por lo tanto, el propagador en la base de los estados propios del momento tiene una forma más intrincada. En este contexto, construimos el propagador para grafeno en presencia de un campo magnético externo generado por operadores entrelazados de primer orden, considerando que el campo magnético es ortogonal a la membrana del material. A partir de los casos previamente estudiados para el caso con campo magnético uniforme y con campo magnético en decaimiento exponencial sin entrelazamiento, generamos perfiles de campos no triviales a partir de operadores entrelazados de primer orden. Así mismo, para estos campos, construimos las funciones propias de Ritus que corresponden a estados asintóticos del grafeno en presencia de tales campos magnéticos.

Estados electrónicos cuánticos del grafeno en presencia de un campo magnético constante

Estudiamos el grafeno tensado uniaxialmente bajo la influencia de un campo magnético constante uniforme perpendicular a la muestra de material con un tensor de tensión independiente de coordenadas. Para ese propósito, resolvemos la ecuación de Dirac con la velocidad de Fermi anisotrópica y exploramos las condiciones en las que dicha ecuación posee una estructura supersimétrica en el sentido de la mecánica cuántica. Trabajando en una norma tipo Laudau, las funciones de onda y los valores propios de la energía las encontramos analíticamente en términos de la intensidad del campo magnético, las escalas de anisotropía y otros parámetros relevantes que dan forma al perfil del campo magnético.

Análisis numérico del ángulo reactor en la parametrización simétrica

La matriz de mezcla $U_{PMNS}$ rige los acoplamientos de los neutrinos y los leptones cargados, esta tiene distintas parametrizaciones, una de ellas es la parametrización simétrica. Es importante notar que la fase de violación de CP de Dirac está asociada al ángulo de mezcla del reactor $\theta_{13}$ debido a que el seno de este ángulo corresponde puramente al módulo de la entrada $[UPMNS]_{13}$ que contiene a la fase de Dirac, en ello reside la importancia de la medición del ángulo reactor, por lo que en este trabajo se presentan los valores de $\theta_{13}$ en función de las fases $\phi_{a}$ , $\phi_{c}$ y el parámetro $\delta_{l}$. En conclusión diremos que $(\textrm{sen} \theta_{13} )^{theo}\sim (\textrm{sen} \theta_{13})^{exp}$ en los órdenes normal e invertido en el espectro de las masas de los neutrinos.

Prospectos en el uso de computación cuántica para Física de Altas Energías

Las aplicaciones de computación cuántica en el mundo de altas energías es un área que se ha empezado a explorar y se están desarrollando más algoritmos cuánticos con el objetivo de explotar la capacidad del hardware para aplicaciones de aprendizaje automático.. Para comprender mejor el diseño de vanguardia e inspirar una nueva metodología, este documento presenta una revisión de las problemáticas, tales como la generación de eventos partónicos, que se podrían resolver con algoritmos implementados en procesadores IBM Quantum. Estos procesadores se pueden programar y simular mediante IBM Qiskit.

Comparación ‘On mass-shell’ vs. Límite simétrico para la correccion a primer lazo al momento magnetico anómalo de leptones

Comparamos dos distintos esquemas para la derivación de la corrección a primer lazo al momento magnético de leptones en teoría de perturbación, usualmente se utiliza la configuración “On-mass shell” la cual menciona que $p^2 = p'^2 = m^2$ donde $p$ es el momento del lepton entrante y $p’$ el del saliente, de tal manera que el foton de interacción tiene un momento $q = p’- p$, para el propuesto límite simétrico se utilizó la sustitución $p^2 = p'^2 = q^2$, lo anterior modifica la contribución a la corrección del momento magnético, tanto en el límite en donde $q² \rightarrow 0$ y en el caso del momento del foton no despreciable. En este trabajo comparamos ambos enfoques y analizamos las modificaciones que sufre el factor de forma magnético. La presentación del límite simétrico propone un nuevo esquema de trabajo en donde la definición del factor anómalo del momento magnético se redefine a $a = \frac{3}{2}(g-2)$, lo anterior podría simplificar las contribuciones a mayores ordenes de perturbación para así encontrar de manera analítica las distintas correcciones al momento magnético. Este trabajo es una ampliación al trabajo de tesis de maestría del M.C Luis Raúl Torres Rojas, bajo la supervisión del Dr. Adnan Bashir.

Acoplamientos aleatorios de Yukawa con texturas SU (2)

The flavor problem of the Standard Model remains an elusive mystery. In particular, the description of flavor through the Yukawa couplings is characterized by redundancy and a degree of arbitrariness. A very interesting avenue of study that can in principle explain some of the most puzzling characteristics of flavor at electroweak energies is the class of clockwork models, where the mass and mixing hierarchies are generated from the product of non-hierarchical random matrices. In this work, we study some properties of such products of random matrices with some additional texture constraints, in order to adjust the mass and mixing matrices for quarks and leptons.

Estudio de eventos de fondo en la búsqueda de materia oscura con el experimento CMS del LHC

En este trabajo se identifican las características de los eventos de fondo en la búsqueda de materia oscura propuestos por modelos exóticos que tienen estados finales con energía perdida y pueden ser producidos por colisiones protón-protón. Se presentan las variables dinámicas de los diferentes eventos de fondo haciendo uso de algoritmos que nos permiten diferenciar eficientemente a los eventos provenientes de la señal de materia oscura de aquellos originados por los procesos de fondo. Finalmente se identifican los cortes a las variables dinámicas que maximizan la razón señal - eventos de fondo.