Testando o Modelo Padrão em sinais de Transições de Fase Cosmológicas

Resumo

O Modelo Padrão (MP) da F1sica de Part1culas descreve com sucesso as interações de todas as part1culas elementares até agora conhecidas. Em particular, com a descoberta do bóson de Higgs no ano 2012, o espetro do MP ficou completo. O setor de Higgs e suas interações está sendo testado no Large Hadron Collider (LHC) com crescente precisão. Porém, esses testes ainda não atingiram a precisão com a qual as interações de gauge dos fermions tem sido testada ao longo dos últimos trinta anos. Testes de precisão do setor de Higgs do MP serão a fronteira da f1sica de part1culas nos próximos anos, em particular na era da alta luminosidade no High Luminosity LHC (HL-LHC). Dado que a energia do HL-LHC será praticamente a mesma da do LHC, a nova fronteira não será uma nova energia, mas maior precisão. Do ponto de vista teórico, existem muitas razões para esperar desvios no setor de Higgs respeito às previsões do MP. Para começar, o setor de Higgs é inclu1do no MP como uma forma de solucionar o problema da incompatibilidade da invariância de gauge com as massas dos fermions e bósons de gauge. O mecanismo de Higgs, implica na existência de um potencial onde a escala eletrofraca é introduzida de forma ad hoc. De fato em toda a teoria existe só um termo com escala de massa e ele é o termo quadrático no campo do Higgs no potencial. A origem da escala eletrofraca é então uma das perguntas centrais da f1sica de part1culas hoje. Além disso, a escala eletrofraca aparece instável sob correcões radiativas (problema da hierarquia). Entre outros problemas do MP, temos a origem da massa dos neutrinos, a qual requer ou uma part1cula fora do MP (neutrino de mão direita) ou um mecanismo de energias acima da escala eletrofraca (see saw); a origem da matéria escura do universo e a origem da asimetr1a bárion- anti-bárion. Por outra parte, a quebra da simetria eletrofraca implica na existência duma transição de fase na história térmica do universo do vácuo trivial (desordenado) ao vácuo eletrofraco atual (ordenado). Essa transição de fase aconteceria numa temperatura de aproximadamente 150 GeV. A transição eletrofraca no MP é de segunda ordem. Porém, extensões do MP, como por exemplo aquelas propostas para tentar explicar as questões mencionada acima, podem modificar a ordem da transição de fase, potencialmente mudando-á para primeira ordem com importante consequências observáveis. No presente projeto se estudarão os efeitos de extensões do MP no setor de Higgs nas transições de fase cosmológicas. Em muitas extensões do MP, e em particular naquelas onde o Higgs é um (pseudo) bóson de Nambu-Goldstone (pNGB), devem existir outras transições de fase. Propomos estudar os detalhes dessas transições de fase e suas poss1veis correlações com sinais experimentais, tanto no LHC como em experimentos de deteção de ondas gravitacionais.