Estudo de um modelo mínimo para a Matéria Escura

Abstract

Fazemos uma revisãoo do modelo padrão das interações eletrofracas, devido a Glashow, Weinberg e Salam, o qual constitui a base para extensões do Modelo Padrão (MP) que incluam WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles). Supõe-se que essas partículas compõem a Matéria Escura, responsável por 90% do conteúdo de massa do Universo que, no entanto, ainda não foi detectada diretamente em eventos de raios cósmicos ou em aceleradores de partículas. Introduzimos um modelo mínimo para a matéria escura, que consiste de três singletos do MP: um escalar, um férmion de Dirac e um bóson vetorial massivo. O escalar implementa quebra espontânea de simetria no setor escuro, além de ser responsável por conectar a matéria escura às partículas do MP através de interações com o bóson de Higgs. Calculamos algumas seções de choque e taxas de decaimento nesse modelo; em particular estudamos a produção de bósons vetoriais massivos em colisões fóton-fóton utilizando a fórmula de Breit-Wigner.

We review the standard electroweak model of Glashow, Weinberg and Salam, which forms the basis for extensions of the Standard Model (SM) including Weakly Interacting Massive Particles (WIMPs). These particles are supposed to compose the Dark Matter responsible for 90% of the mass content of the Universe, but have not yet been directly detected in cosmic ray events or in particle colliders. We then introduce a minimal model of dark matter, consisting of three SM gauge singlets: a scalar, a Dirac fermion and a massive vector boson. The scalar implements spontaneous symmetry breaking in the dark matter sector, and is also responsible for connecting dark matter with SM particles by interacting with the Higgs boson. We calculate some cross sections and decay rates within this framework, in particular we study the production of massive vector bosons in photon-photon collisions by using the Breit-Wigner formula.