Fenomenología de modelos supersimétricos con neutrinos masivos y partículas de larga vida

A. Introducción La ausencia de señales de nueva física en los colisionadores plantea interrogantes sobre cómo puede manifestarse la física más allá del Modelo Estándar (SM). Las partículas de larga vida (LLPs) constituyen una posibilidad relevante, pues sus desintegraciones desplazadas pueden escapar de las búsquedas convencionales. Por otro lado, las masas de los neutrinos evidencian física más allá del SM. Los modelos supersimétricos con violación de la Paridad-R (RPV) ofrecen un marco en el que ambos fenómenos pueden estar relacionados. B. Problema No se conoce si los mecanismos de generación de masas y mezclas de neutrinos en modelos RPV son compatibles con la existencia de partículas supersimétricas de largo tiempo de vida, ni qué regiones del espacio de parámetros satisfacen simultáneamente las restricciones experimentales actuales. También se desconoce la capacidad de futuros experimentos para explorar dichas regiones. C. Método de investigación Se realizará un estudio fenomenológico teórico y computacional de tres modelos RPV: RPV-MSSM, mu-nu-SSM y RPV espontánea. Se estudiarán sus mecanismos de generación de masas y mezclas de neutrinos y las condiciones para obtener LLPs. Se realizarán escaneos numéricos de sus espacios de parámetros mediante muestreo e inteligencia artificial, incorporando restricciones teóricas y experimentales. Finalmente, se desarrollarán simulaciones y recasts de experimentos futuros, en particular SHiP, MATHUSLA y el FCCee, para determinar su sensibilidad a las regiones permitidas. D. Hipótesis Los mecanismos RPV de generación de masas y mezclas de neutrinos pueden ser compatibles con la existencia de LLPs; por tanto, su análisis conjunto permitirá identificar regiones del espacio de parámetros que reproduzcan los datos de neutrinos, satisfagan las restricciones experimentales y sean accesibles a futuros experimentos. F. Objetivo general Realizar un estudio fenomenológico completo de las LLPs en modelos RPV capaces de generar masas y mezclas de neutrinos, determinando la compatibilidad entre ambos fenómenos, las restricciones experimentales sobre sus espacios de parámetros y la sensibilidad de futuros experimentos, en particular SHiP. G. Objetivos específicos 1. Caracterizar los mecanismos de generación de masas y mezclas de neutrinos en el RPV-MSSM, mu-nu-SSM y RPV espontánea. 2. Determinar las condiciones para la existencia de LLPs y estudiar cómo la física de neutrinos afecta sus propiedades y desintegraciones. 3. Desarrollar herramientas para explorar eficientemente los espacios de parámetros mediante técnicas de muestreo e inteligencia artificial. 4. Identificar las regiones compatibles con las observaciones de neutrinos y las restricciones teóricas y experimentales. 5. Desarrollar herramientas de simulación y recasting para estimar la sensibilidad de SHiP y futuros experimentos, como MATHUSLA y FCCee. H. Resultado esperado Se espera determinar qué regiones de los tres modelos RPV permiten generar simultáneamente las masas y mezclas observadas de neutrinos y una partícula supersimétrica de larga vida. Se obtendrá una colección de puntos de referencia que satisfagan las restricciones experimentales y permitan estudiar sus señales en experimentos actuales y futuros. Asimismo, se desarrollarán herramientas basadas en inteligencia artificial para explorar grandes espacios de parámetros y códigos para realizar recasts y estimar la sensibilidad de experimentos LLP, con énfasis en SHiP. Los resultados permitirán determinar el alcance de futuros experimentos para poner a prueba estos escenarios y facilitarán futuras investigaciones. I. Impacto de la investigación El proyecto fortalecerá las capacidades peruanas en física de partículas mediante la formación de investigadores en física teórica, simulación, análisis de datos e IA. Además, consolidará la colaboración PUCP-IFIC y generará herramientas y conocimientos transferibles a otros modelos de nueva física y experimentos.