Model buiding in a U(1) extension to the Standard Model with flavor and astrophysics phenomenology

Abstract

Esta tesis propone un marco teórico basado en un bosón gauge U(1$ leptofílico y un candidato fermiónico de materia oscura autointeractuante que se acopla a él, ofreciendo una extensión potencial al Modelo Estándar. El modelo es capaz de explicar anomalías recientes en la física del sabor, como la $g-2$ del muón y los branching ratios R ( D(*) ) de los mesones B, así como problemas de estructura a pequeña escala de la materia oscura fría, como el problema del core-cusp. Investigamos el espacio de parámetros disponible en el que este modelo puede dar cuenta de estos observables. Para obtener una pista de los principales parámetros del modelo, ajustamos las predicciones teóricas de un fermión de materia oscura autointeractuante, considerando todos los canales s, t y u, con los datos observados de galaxias y cúmulos. Encontramos que este último caso es consistente con otros modelos de la literatura, pero en general, el nuestro no puede dar cuenta simultáneamente de ambos conjuntos de observables, requiriendo así un alejamiento del minimalismo. (Texto tomado de la fuente)

This thesis proposes a theoretical framework based on a leptophilic $U(1)$ gauge boson and a fermionic self-interacting dark matter candidate that couples to it, offering a potential extension to the standard model. The model is capable of explaining recent anomalies in flavor physics, such as the muon $g-2$ and $R_{D^{(*)}}$ branching ratios of $B$ mesons, as well as small-scale structure problems of cold dark matter, such as the core-cusp problem. We investigate the available parameter space in which this model can account for these observables. To obtain a hint of the main parameters of the model, we fit the theoretical predictions of a self-interacting dark matter fermion, considering all $s, t$ and $u$ channels, with observed data from galaxies and clusters. We find that this later case is consistent with other models of the literature, but overall, ours can not account simultaneously for both sets of observables, requiring thereby a departure from minimalism.