DOI: http://dx.doi.org/10.18257/raccefyn.153

Artículo de revisión

Búsquedas de Materia Oscura Supersimétrica en el LHC

Juan Carlos Sanabria

Resumen


La composición microscópica de la materia oscura y la observación directa o indirecta de su presencia, más allá de sus efectos gravitacionales, representa uno de los problemas más urgentes que enfrentan la Física de Partículas, la Astrofísica y la Cosmología. Desde hace varios años se han llevado a cabo búsquedas experimentales de diversa índole, sin ningún resultado concluyente. Toda la evidencia indica que los constituyentes microscópicos de la materia oscura no pueden pertenecer al espectro de partículas del Modelo Estándar. Varios modelos teóricos proponen candidatos a ser los constituyentes fundamentales de este tipo de materia; entre ellos, algunas versiones de modelos supersimétricos, en las cuales los neutralinos más ligeros son estables, masivos, neutros y sin carga de color, haciéndolos excelentes candidatos. En los experimentos del LHC se han llevado a cabo búsquedas exhaustivas de partículas supersimétricas durante las primeras corridas a energías de 7 y 8 TeV, sin ningún resultado positivo. Estas búsquedas se han concentrado en canales de producción fuertes, con gluinos y s-quarks en el estado final. Dados los resultados negativos, es imperativo llevar a cabo búsquedas detalladas en canales de producción electro-débiles, en los cuales las partículas supersimétricas del estado final deberán ser más ligeras y, por tanto, tener mayor probabilidad de ser observadas, incluyendo los neutralinos. Los canales de producción de materia supersimétrica mediados por la fusión de bosones vectoriales son, hoy por hoy, los más prometedores, desde este punto de vista. En este artículo se presenta una revisión de las búsquedas de materia oscura en las primeras corridas del LHC, haciendo énfasis en los canales de fusión de bosones vectoriales y se presentan estrategias para llevar a cabo estas búsquedas, en la próxima corrida, a una energía de 14 TeV. © 2014. Acad. Colomb. Cienc. Ex. Fis. Nat. Todos los derechos reservados.


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Referencias


S. Chatrchyanet al.[CMS Collaboration], Phys. Lett.B716, 30 (2012) [arXiv:1207.7235 [hep-ex]].

G. Aadet al.[ATLAS Collaboration], Phys. Lett. B716, 1 (2012) [arXiv:1207.7214 [hep-ex]].

F. Zwicky, Helv. Phys. Acta6, 110 (1933).

S. Smith, Astrophys. J.83, 23 (1936).

F. Zwicky, Astrophys. J.86, 217 (1937).

K. G. Begeman, A. H. Broeils and R. H. Sanders, Mon.Not. Roy. Astron. Soc.249, 523 (1991).

D. Zaritsky and S. D. M. White, Astrophys. J.435, 599(1994).

M. Fich and S. Tremaine, Ann. Rev. Astron. Astrophys.29, 409 (1991).

C. S. Kochanek, Astrophys. J.457, 228 (1996) [astro-ph/9505068].

J. N. Bahcall, M. Schmidt and R. M. Soneira, As-trophys. J.265, 730 (1983).

J. A. R. Caldwell and J. P. Ostriker, Astrophys. J.251,61 (1981).

S. Courteau, M. Cappellari, R. S. de Jong, A. A. Dut-ton, E. Emsellem, H. Hoekstra, L. V. E. Koopmans andG. A. Mamonet al., arXiv:1309.3276 [astro-ph.CO].}

A. J. Romanowsky, N. D. Douglas, M. Arnaboldi,K. Kuijken, M. R. Merrield, N. R. Napolitano, M. Ca-paccioli and K. C. Freeman, Science301, 1696 (2003)[astro-ph/0308518].

R. Minchin, J. Davies, M. Disney, P. Boyce, D. Garcia,C. Jordan, V. Kilborn and R. Langet al., Astrophys. J.622, L21 (2005) [astro-ph/0502312].

N. A. Bahcall and X.-h. Fan, Astrophys. J.504, 1 (1998)[astro-ph/9803277].

A. Kashlinsky, Phys. Rept.307, 67 (1998) [astro-ph/9806236].

D. Walsh, R. F. Carswell and R. J. Weymann, Nature279, 381 (1979).

J. A. Tyson, G. P. Kochanski and I. P. Dell'Antonio,Astrophys. J.498, L107 (1998) [astro-ph/9801193].

A. Choi, J. A. Tyson, C. B. Morrison, M. J. Jee,S. J. Schmidt, V. E. Margoniner and D. M. Wittman,Astrophys. J.759, 101 (2012) [arXiv:1208.3904 [astro-ph.CO]].

National Space Agency, NASA. Astronomy Picture ofthe Day.http://apod.nasa.gov/apod/ap100620.html

O. Lahav, A. R. Liddle, Particle Data Group Reviews:Cosmological Parameters (2013).

C. Alcock, D. R. Alves, A. Becker, D. Bennett, K. H. Co-ok, A. Drake, K. Freeman and M. Gehaet al., As-trophys. J.598, 597 (2003) [astro-ph/0308019].

P. Tisserandet al.[EROS-2 Collaboration], Astron. As-trophys.469, 387 (2007) [astro-ph/0607207].

M. Milgrom, Astrophys. J.270, 365 (1983).

M. Milgrom, Astrophys. J.270, 371 (1983).

M. Milgrom, Astrophys. J.270, 384 (1983).

M. Reuter and H. Weyer, Int. J. Mod. Phys. D15, 2011(2006) [hep-th/0702051].

D. Clowe, M. Bradac, A. H. Gonzalez, M. Markevitch,S. W. Randall, C. Jones and D. Zaritsky, Astrophys. J.648, L109 (2006) [astro-ph/0608407].

National Space Agency, NASA. Astronomy Picture ofthe Day.http://apod.nasa.gov/apod/ap060824.html

K. A. Olive, D. N. Schramm, G. Steigman andT. P. Walker, Phys. Lett. B236, 454 (1990).

M. S. Smith, L. H. Kawano and R. A. Malaney, As-trophys. J. Suppl.85, 219 (1993).

T. P. Walker, G. Steigman, D. N. Schramm, K. A. Oliveand H.-S. Kang, Astrophys. J.376, 51 (1991).

L. Bergstrom, Rept. Prog. Phys.63, 793 (2000) [hep-ph/0002126].

J. F. Beacom, N. F. Bell and S. Dodelson, Phys. Rev.Lett.93, 121302 (2004) [astro-ph/0404585].

S. Dodelson and L. M. Widrow, Phys. Rev. Lett.72, 17(1994) [hep-ph/9303287].

E. W. Kolb, D. Lindley and D. Seckel, Phys. Rev. D30,1205 (1984).

H.-C. Cheng, K. T. Matchev and M. Schmaltz, Phys.Rev. D66, 036005 (2002) [hep-ph/0204342].

L. J. Rosenberg and K. A. van Bibber, Phys. Rept.325,1 (2000).

C. Boehm, T. A. Ensslin and J. Silk, J. Phys. G30, 279(2004) [astro-ph/0208458].

D. J. H. Chung, E. W. Kolb and A. Riotto, Phys. Rev.Lett.81, 4048 (1998) [hep-ph/9805473].

A. Birkedal-Hansen and J. G. Wacker, Phys. Rev. D69,065022 (2004) [hep-ph/0306161].

A. Kusenko and M. E. Shaposhnikov, Phys. Lett. B418,46 (1998) [hep-ph/9709492].

H. M. Hodges, Phys. Rev. D47, 456 (1993).

A. De Rujula, S. L. Glashow and U. Sarid, Nucl. Phys.B333, 173 (1990).

G. Shiu and L.-T. Wang, Phys. Rev. D69, 126007(2004) [hep-ph/0311228].

J. A. R. Cembranos, A. Dobado and A. L. Maroto, Phys.Rev. Lett.90, 241301 (2003) [hep-ph/0302041].

J. R. Ellis, J. L. Lopez and D. V. Nanopoulos, Phys.Lett. B247, 257 (1990).

M. Drees, R. M. Godbole, P. Roy,Theory and Pheno-menology of S-Particles, World Scientic (2004).

P. Ramond,Field Theory: A Modern premier, Westview(1990).

D. A. Dicus and V. S. Mathur, Phys. Rev. D7, 3111(1973).

B. W. Lee, C. Quigg and H. B. Thacker, Phys. Rev. D16, 1519 (1977).

J. R. Ellis, hep-ph/0211168.

G. Bertone, D. Hooper and J. Silk, Phys. Rept.405,279 (2005) [hep-ph/0404175].

G. L. Kane, C. F. Kolda, L. Roszkowski and J. D. Wells,Phys. Rev. D49, 6173 (1994) [hep-ph/9312272].[

L. Randall and R. Sundrum, Nucl. Phys. B557, 79(1999) [hep-th/9810155]

G. F. Giudice, M. A. Luty, H. Murayama and R. Rat-tazzi, JHEP9812, 027 (1998) [hep-ph/9810442].

A. H. Chamseddine, R. L. Arnowitt and P. Nath, Phys.Rev. Lett.49, 970 (1982).

M. Dine and W. Fischler, Phys. Lett. B110, 227 (1982).

C. R. Nappi and B. A. Ovrut, Phys. Lett. B113, 175(1982).

L. Alvarez-Gaume, M. Claudson and M. B. Wise, Nucl.Phys. B207, 96 (1982).

D. E. Kaplan, G. D. Kribs and M. Schmaltz, Phys. Rev.D62, 035010 (2000) [hep-ph/9911293].

Z. Chacko, M. A. Luty, A. E. Nelson and E. Ponton,JHEP0001, 003 (2000) [hep-ph/9911323].

A. G. Delannoy, B. Dutta, A. Gurrola, W. Johns, T. Ka-mon, E. Luiggi, A. Melo and P. Sheldonet al., Phys.Rev. Lett.111, 061801 (2013) [arXiv:1304.7779 [hep-ph]].

O. Lahav, A. R. Linddle.The Cosmological Parameters.Particle Data Group (2013).http://pdg.lbl.gov/2013/reviews/

A. G. Sanchez, E. A. Kazin, F. Beutler, C.-H. Chuang,A. J. Cuesta, D. J. Eisenstein, M. Manera and F. Mon-tesanoet al., arXiv:1303.4396 [astro-ph.CO].

E. W. Kolb and M. E. Turner,The Early Universe,Addison-Wesley (1990).

G. Jungman, M. Kamionkowski and K. Griest, Phys.Rept.267, 195 (1996) [hep-ph/9506380].

M. W. Goodman and E. Witten, Phys. Rev. D31, 3059(1985).

A. K. Drukier and L. Stodolsky, In *La Plagne 1984,Proceedings, Massive Neutrinos In Astrophysics and InParticle Physics*, 395

A. K. Drukier, K. Freese and D. N. Spergel, Phys. Rev.D33, 3495 (1986).

L. Baudis, Phys. Dark Univ.1, 94 (2012) [ar-Xiv:1211.7222 [astro-ph.IM]].

The CDMS Experimenthttp://cdms.berkeley.edu/

The Soudan Underground Laboratoryhttp://www.soudan.umn.edu/

The CRESST Experimenthttp://www.cresst.de/expoverview.php

Laboratori Nazionali del Gran Sassohttp://www.lngs.infn.it/

The EDELWEISS Experimenthttp://edelweiss.in2p3.fr/

Laboratoire Souterrain de Modanehttp://www-lsm.in2p3.fr/

CoGeNT Dark Matter Experimenthttp://cogent.pnnl.gov/

The Texono Experimenthttp://www.nu.to.infn.it/exp/all/texono/

The ZEPLIN-III Experimenthttp://www.hep.ph.ic.ac.uk/ZEPLIN-III-Project/

The Boulby Underground Laboratoryhttp://www.stfc.ac.uk/Boulby/default.aspx

The XENON Dark Matter Projecthttp://xenon.astro.columbia.edu/

Th XMASS Experimenthttp://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/xmass/index-e.html

The Kamioka Observatoryhttp://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/index-e.html

The LUX Experimenthttp://lux.brown.edu/LUXdarkmatter/Home.html

The DAMA Projecthttp://people.roma2.infn.it/ dama/web/home.html

The ANAIS Experimenthttp://gifna.unizar.es/anais/

Laboratorio Subterraneo de Canfranchttp://www.lsc-canfranc.es/es/

The DM-Ice Projecthttp://astro.fnal.gov/projects/DarkMatter/DMiceproject.html[

The PICASSO Projecthttp://www.picassoexperiment.ca/

The Sudbury Neutrino Observatoryhttp://www.snolab.ca/

The COUPP Experimenthttp://www-coupp.fnal.gov/

M. Felizardo, T. A. Girard, T. Morlat, A. C. Fernandes,A. R. Ramos and J. G. Marques, J. Phys. Conf. Ser.375(2012) 012011.

Laboratoire Souterrain a Bas Bruithttp://www.lsbb.eu/

The MACRO Experimenthttp://www.lngs.infn.it/lngsinfn/index.htm?mainRecord

Baksan Neutrino Observatoryhttp://www.inr.troitsk.ru/eng/ebno.html

Super-Kamiokandehttp://www-sk.icrr.u-tokyo.ac.jp/sk/index-e.html

Lake Baikal Neutrino Telescopehttp://baikalweb.jinr.ru/

AMANDA II Projecthttp://amanda.uci.edu/

The ANTARES Collaborationhttp://antares.in2p3.fr/

NESTOR Institute for Astroparticle Physicshttp://www.inp.demokritos.gr/nestor/

IceCube, South Pole Neutrino Observatoryhttps://icecube.wisc.edu/.

High Energy Stereoscopic Systemhttp://www.mpi-hd.mpg.de/hfm/HESS/

Fermi Large Area Telescopehttp://www-glast.stanford.edu/

C. Weniger, JCAP1208, 007 (2012) [arXiv:1204.2797[hep-ph]].

The PAMELA Projecthttp://pamela.roma2.infn.it/index.php

The Alpha Magnetic Spectrometerhttp://home.web.cern.ch/about/experiments/ams

M. Aguilaret al.[AMS Collaboration], Phys. Rev. Lett.110, no. 14, 141102 (2013).

O. Adrianiet al.[ PAMELA Collaboration], Phys.Rev. Lett.111, 081102 (2013) [arXiv:1308.0133 [astro-ph.HE]].

ATLAS Experimenthttp://atlas.ch/

ALICE, A Large Ion Collider Experimenthttp://aliceinfo.cern.ch/Public/Welcome.html

The CMS Experimenthttp://cms.web.cern.ch/

The LHCb Collaborationhttp://lhcb.web.cern.ch/lhcb/

G. Aadet al.[ATLAS Collaboration], Phys. Rev. D87,012008 (2013) [arXiv:1208.0949 [hep-ex]].

S. Chatrchyanet al.[CMS Collaboration], Phys. Rev.Lett.109, 171803 (2012) [arXiv:1207.1898 [hep-ex]].

CMS Supersymmetry Physics ResultsCMS Collaborationhttps://twiki.cern.ch/twiki/bin/view/CMSPublic/PhysicsResultsSUS

Summary Plots from the ATLAS SupersymmetryPhysics GroupATLAS Experimenthttps://atlas.web.cern.ch/Atlas/GROUPS/PHYSICS/CombinedSummaryPlots/SUSY/

B. Dutta, A. Gurrola, W. Johns, T. Kamon, P. Shel-don and K. Sinha, Phys. Rev. D87, 035029 (2013) [ar-Xiv:1210.0964 [hep-ph]].

A. G. Delannoy, B. Dutta, A. Gurrola, W. Johns, T. Ka-mon, E. Luiggi, A. Melo and P. Sheldonet al., Phys.Rev. Lett.111, 061801 (2013) [arXiv:1304.7779 [hep-ph


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