Standart modelin ötesindeki yeni fiziği keşfetmek

Bu tezde incelenen çalışmada, standart modelin ötesinde yeni fizik, yani Scotogenic modelin, parametre uzayına uygulanan tüm kısıtlamalara saygı göstererek Evrenimizdeki karanlık maddenin gözlemlenen kalıntı yoğunluğunu açıklama olasılığını araştırıyoruz. Scotogenic model, hafif nötrino kütlesi üretimi için bir mekanizma sağlayabilen ve karanlık madde için aday sağlayabilen standart modelin en basit uzantılarından biridir. Scotogenic modeli 2006 yılında Ernest Ma tarafından tanıtıldı (Ma 2006). Model çerçevesinde üç tekli sağ elli Majorana fermiyonu N_1,2,3 tanıtılmıştır. Bu yeni fermiyonlar arasında en hafifi olan N_1'in karanlık madde adayı olduğu düşünülüyordu. N_1 N ̅_1'in yok edilmesi, iki standart model parçacıkla son durumlarla sonuçlanabilir. Spesifik olarak, bu son durumlar ℓ+ ℓ- ve ν ν'dur; burada ℓ yüklü bir leptonu temsil eder ve ν bir nötrinoyu belirtir. Bu son durumların kesitleri karanlık maddenin kalıntı yoğunluğuna katkıda bulunur. Ancak, μ → eγ sürecinden gelen güçlü kısıtlamaya saygı gösterirken karanlık maddenin kalıntı yoğunluğunun ölçülen değerini açıklamanın zor olduğu ortaya çıktı. Bu zorluğun üstesinden gelmek için alternatif bir senaryonun değerlendirilebileceğini belirtmek gerekir. Bu tezde dikkate alınan bu alternatif senaryoda, N_1 ve N_2'nin kütle olarak dejenere veya neredeyse dejenere olduğu ve dolayısıyla N_1 N ̅_2 ve N_2 N ̅_2 'nin ℓ+ ℓ-, νν 'ye yok olmasının da katkıda bulunacağı varsayılmaktadır. karanlık maddenin kalıntı yoğunluğu. Bu çalışmada, nötrino salınımları, karanlık madde doğrudan tespit deneyleri, μ → eγ sürecinin dallanma oranından sınırlanması ve karanlık maddenin kalıntı yoğunluğunun Planck ölçümü ile ilgili en son bulguların aşağıdaki parametreler üzerindeki etkisini analiz edeceğiz: Skotogenic model. Her bir kısıtın Scotogenic modelin parametre uzayı üzerindeki etkisini ve bu kısıtların birlikte uygulanmasının parametre uzayı üzerindeki etkisini göstereceğiz. 1 TeV'ye yakın Karanlık Madde kütleleri için uygulanan tüm kısıtlamalara saygı göstererek, Planck uydusu tarafından ölçülen değerinin 2σ aralığı dahilinde karanlık maddenin gözlenen kalıntı yoğunluğunu açıklamanın mümkün olduğunu göstereceğiz.