Lagrangianos efectivos en teorías con dimensiones extras

Resumen

En la presente tesis doctoral se han estudiado ciertos modelos en los que se supone que todos los campos del Modelo Estándar están confinados en una hipersuperficie de dimensión tres o 3-brana, inmersa en un espacio total de dimensión superior. Esta tesis doctoral se ha centrado en el estudio de la fenomenología asociada a dicha brana. Debido a que el mecanismo responsable de su creación es en principio desconocido, hemos asumido que su dinámica puede ser descrita mediante una acción efectiva. El resultado de esta hipótesis, es que se consigue una teoría que describe las fluctuaciones de la brana a bajas energías de forma muy general e independiente de los detalles que conformasen un modelo concreto dentro de este tipo de escenarios. Desde el punto de vista de la 3-brana, estas fluctuaciones pueden interpretarse como nuevas partículas pseudoescalares conocidas con el nombre de branones. Para branas flexibles, constituyen los nuevos grados de libertad relevantes a baja energía. De hecho, el carácter flexible de la brana suprime el acoplamiento de las excitaciones de Kaluza-Klein de los campos que tengan acceso al espacio total. Los branones pueden interpretarse como los autoestados de masa de las oscilaciones de la brana en el espacio extra, su masa es nula únicamente en casos ideales en los cuales las isometrías del espacio extra no están explícitamente rotas, sino solo de forma espontánea por la presencia de la brana. En tal caso pueden identificarse con los bosones de Goldstone de este esquema de ruptura de simetría. La acción efectiva deducida para los branones no solo sirve para estudiar sus autointeracciones, sino que describe su acoplamiento con los campos del Modelo Estándar (ME). Esto permite su búsqueda en colisionadores de partículas. Por otra parte, su débil acoplamiento, elevada masa y estabilidad, los hace candidatos a materia oscura, aspecto al que también se ha dedicado una parte importante