Impatto di Nuova Fisica oltre il Modello Standard sulla stabilità del vuoto elettrodebole

Le nostre attuali conoscenze sulla fisica delle particelle, soprattutto a seguito della scoperta del bosone di Higgs, ci dicono che il nostro Universo non si trova nel suo stato più stabile, ovvero il suo stato fondamentale. Poiché in Natura tutto tende a raggiungere tale stato, l’Universo è destinato a decadere verso di esso, con conseguenze inevitabili sulla sua stessa esistenza. I risultati che ricaviamo dal Modello Standard ci dicono che questo decadimento avverrà dopo un tempo enormemente più grande dell’attuale età dell’Universo. Tuttavia ci aspettiamo anche che esista Nuova Fisica ancora sconosciuta che completi la nostra conoscenza sulle interazioni tra le particelle fondamentali, e tale fisica può avere un impatto sulla stabilità del vuoto elettrodebole. In particolare, diversi lavori condotti nell'ultimo decennio in un background di spaziotempo piatto hanno mostrato che questa Nuova Fisica potrebbe favorire un decadimento più rapido verso lo stato fondamentale. In questo lavoro di tesi di dottorato si è quindi studiato il problema della stabilità dell'Universo in un contesto più completo, ovvero considerando anche la presenza di gravità. Utilizzando modelli generali di Nuova Fisica, si è dunque mostrato che la gravità tende ad avere un effetto stabilizzante sul decadimento del vuoto elettrodebole. Nonostrante ciò, la gravita non riesce a fare un washing out degli effetti della Nuova Fisica, per cui in alcune situazioni essa implicherebbe un decadimento molto prossimo o addirittura un decadimento che dovrebbe essere già avvenuto. In quest'ultimo caso, il corrispondente modello di Nuova Fisica deve ovviamente essere scartato, in quanto non può descrivere l'Universo che osserviamo. Tuttavia, si è anche mostrato che l'introduzione di un accoppiamento diretto tra il bosone di Higgs e la gravità può fornire un meccanismo stabilizzante in grado di salvare l'Universo da questo decadimento, in quanto esso attua un washing out degli effetti di Nuova Fisica. Infine, si è passati a investigare il problema della stabilità del vuoto elettodebole in due modelli di Nuova Fisica specifici. In primo luogo, si sono studiate teorie di minimal embeddings del Modello Standard in framework di Supergravity, mostrando che in questi contesti è possibile introdurre ulteriori meccanismi di stabilizzazione tramite l'utilizzo di opportune simmetrie discrete. In secondo luogo, si è studiato tale problema nel Two Higgs Doublet Model, il quale è un modello che presenta una ricca proliferazione di stati di vuoto e di particelle, e si è usato il calcolo del tempo di decadimento come ulteriore discriminante per ridurre lo spazio dei parametri della teoria. Tuttavia, in quest'ultimo caso, lo studio della stabilità del vuoto elettrodebole è stato limitato al solo caso di spaziotempo piatto, lasciando l'inclusione della gravità a studi futuri.

Grantor dc:publisher

Università degli studi di Catania

Year dc:date

2021

Author dc:creator

• CONTINO, FILIPPO

Contributors dc:contributor

• BRANCHINA, Vincenzo

• Vacuum decay, Standard Model, New Physics, Instantons
• Decadimento del vuoto, Modello Standard, Nuova Fisica, Istantoni

Statement dc:rights

• info:eu-repo/semantics/openAccess
• license:PUBBLICO - Pubblico con Copyright
• license uri:iris.PUB02

Language dc:language

ita

Handle dc:identifier

https://hdl.handle.net/20.500.11769/581856

OAI identifier oai:identifier

oai:www.iris.unict.it:20.500.11769/581856