Tesis

En el marco de búsqueda de Nueva Física (NF) en el LHC, las propuestas fenomológicas cobran cada vez mayor relevancia, tanto como para trazar nuevos caminos de detección directa de partículas hipotéticas e imponer límites a teorías más allá del Modelo Estándar (ME), así como para proponer nuevos observables para la detección indirecta de NF que pueda llegar a haber pasado inadvertida hasta la fecha.

Esta tesis presenta una serie de estudios fenomológicos que cubren separadamente las dos líneas de detección de NF anteriormente mencionadas. En el marco de la detección indirecta, presentamos un estudio de la producción de cuatro tops en el LHC como posible prueba de NF liviana y top-fílica. Aprovechando la oportunidad dada al quark top en numeras extensiones del ME como posible mediador a sectores desconocidos de partículas, estudiamos el impacto en la producción de cuatro tops de la presencia de posibles nuevas partículas de espín 0, 1 o 2, cuyas masas están por debajo de la producción de pares de tops. Proponemos una serie de nuevos observables que identifican y distinguen entre dichas señales, que deben ser tenidos en cuenta en las estrategias venideras para la medición de cuatro tops en el LHC. Por otro lado, en el marco de los experimentos de detección directa, nos centramos en el bosón Z’ , un mediador hipotético que aparece en una gran variedad de modelos de NF, y teniendo en cuenta el número de búsquedas de Z’ que se han llevado a cabo en el LHC, presentamos un software, Z’-explorer, para probar fácilmente modelos de Z’ contra todos estos resultados para canales visibles. Simplemente proporcionando acoplamientos y anchos de decaimiento (o alternativamente, la sección eficaz de producción y la tasa de decaimiento para cada canal visible), Z’-explorer permite probar un modelo dado, determinando el canal más sensible para la exclusión/detección de un Z’ dado dentro el espacio de parámetros de NF. Finalmente, y para incluir la fenomenología que proporciona la interacción con otros sectores escondidos, presentamos además una actualización del software, Z’-explorer 2.0, que incluye las búsquedas en el LHC de bosones Z’ acoplando a materia oscura fermiónica.