Búsqueda de neutrinos pesados vía fotones fuera de tiempo en colisionadores

Abstract

El Modelo Estándar de Física de Partículas (ME) es una teoría que une tres de las interacciones fundamentales de la naturaleza en una solución elegante. Describe las propiedades e interacciones de fermiones con spin ½ y bosones con spin entero. Estos fermiones luego son subdivididos en quarks y leptones. En el ME, los neutrinos se consideran partículas sin masa pero esta característica luego fue refutada por experimentos de oscilación, demostrando que tienen masas de hasta 0.1ev. Esto significa que el ME debe ser extendido para brindar masas a los neutrinos. El mecanismo Seesaw es una de esas extensiones que permite a los neutrinos tener masas mediante la introducción de neutrinos masivos estériles y de mano derecha. En este trabajo extendemos el modelo Seesaw al añadir operadores efectivos de dimensión 5 que median la producción y decaimiento de neutrinos pesados de larga vida N con masas en el orden de los GeV. Exploramos la producción de N mediante decaimientos exóticos del Higgs a través del operador efectivo neutrino-Higgs. El neutrino pesado luego decae a un neutrino del ME y un fotón por medio del operador dipolar, cuyo decaimiento parcial es calculado de forma analítica. Consideramos dos procesos de producción del Higgs: gluon fusion (GF) y vector boson fusion (VBF). Evaluamos la posible de detección de N con búsquedas de fotones desplazados en el detector ATLAS para energía de colisión de 13 TeV, simulado en MadGraph. Estas búsquedas usaron variables de tiempo retardado e indirección, ty y Azy |, respectivamente. Encontramos que para procesos de GF y VBF, la mayoría de eventos tipo señal pertenecen a las regiones de background y control en lugar de la región de señal, significando que la búsqueda realizada en este trabajo no es sensible al modelo.