Neutrinos in GUTs and left right symmetry

Resum

Actualmente, el Modelo Estandar es conocido como la teoría que mejor explica las interacciones fundamentales entre las partículas en el universo. Descubrimientos recientes del boson de Higgs en ATLAS y CMS han encontrado la pieza perdida de esta teoría, además de representar una relevante evidencia experimental. Parece entonces que la idea de la ruptura espontánea de la simetría como la teoría que mejor explica el origen de las masas ha sido confirmada. Sin embargo, otros interrogantes sólo pueden ser explicados por la física mas allá del Modelo Estandar. En torno a esto, diferentes búsquedas como las oscilaciones de neutrinos, violación del número leptónico y violación del número bariónico (LNV+BNV), entre otras, se harán en los próximos años. Adicionalmente, la próxima puesta en marcha del LHC ayudará a resolver otros interrogantes. El incremento en la energía de este colisionador, de 8 a 14 TeV, esperada para el 2015, abrirá las posibilidades de descubrir nuevas partículas y entender mejor la física detrás del rompimiento espontáneo de la simetría. Por otro lado, el decaimiento del protón, si es observado, podría ser una señal relevante de las teorías de Gran Unificación. Hasta ahora, los detectores Cherenkov, tal como el Super-K , han establecido límites en la vida media del protón. Es posible que en el futuro, estos experimentos sean complementados por detectores del Argon líquido, los cuales puede mejorar sustancialmente los límites actuales. Por otro lado, algunas teorías, tales como Supersimetría, explican satisfactoriamente algunos del los interrogantes no resueltos en el Modelo Estandar. Supersimetría, como una teoría consistente a altas energías, puede explicar no sólo la estabilización de la masa del Higgs sino también la unificación de los acoplamientos gauge. Adicionalmente, diferentes experimentos confirman también la presencia de física más allá del Modelo Estandar. Un ejemplo claro de esto es la evidencia de la materia oscura en el universo, lo cual ha abierto el camino para que otros diferentes modelos sean explorados Teniendo en cuenta las anteriores motivaciones, esta tesis está basada en modelos de neutrinos derivados de teorías de gran unificación (GUTs) tanto en supersimetría (SUSY) como en modelos no supersimétricos. En la primera parte de esta tesis fue llevado a cabo un cálculo numérico y analítico de posibles datos provenientes de los experimentos ILC-LHC, identificando con estos la región de parámetros en la que era posible distinguir “pure CMSSM” de “CMSSM plus seesaw type-I”. En la segunda parte de esta tesis, considerando el hecho que los neutrinos pueden ser explicados satisfactoriamente en SO(10) GUT’s, fueron analizados modelos SO(10) supersimétricos con simetrías LR intermedias. Analizando algunas combinaciones especiales de los términos soft, posible información de la escala intermedia LR puede provenir de los futuras medidas (SUSY masses) del LHC. Por otra parte, reconsiderando la posibilidad de explicar unificación en modelos no supersiméricos, en la tercera parte de esta tesis fueron encontradas listas extensivas de modelos que unifican mejor ó igual que el MSSM y que son interesantes desde el punto de vista fenomenológico: pueden explicar CKM, la masa de los neutrinos y el decaimiento del protón. Finalmente, y de manera muy general, una posible conexión entre la materia oscura y modelos SO(10) no supersimétricos, fue explorada. Considerando ahora la relevancia de los futuros BNV experimentos y los posibles límites en la vida media del protón, en la última parte de esta tesis fue analizado el mecanismo de Witten en un modelo Flipped SU(5). Relaciones interesantes entre los parámetros de los neutrinos y las amplitudes de decaimiento del protón fueron encontradas.