Minimal U(1) two-Higgs-doublet models for quark and lepton flavour

O Modelo Padrão (MP) da física de partículas descreve, com uma precisão impressionante, inúmeros fenómenos relacionados com as interações entre os constituintes fundamentais da matéria. No entanto, as observações das oscilações de neutrinos implicam a existência de neutrinos massivos e de mistura leptónica, os quais devem ser explicados através de extensões do MP. Além disso, o MP carece de um princípio orientador para explicar as massas observadas dos fermiões e os seus padrões de mistura — o que é conhecido como o puzzle do sabor.

Nesta tese, abordamos o puzzle do sabor no contexto do 2HDM, complementado por simetrias Abelianas horizontais e pela geração de massa dos neutrinos através de operadores de Weinberg efetivos. Para tal, realizamos uma análise sistemática para determinar os padrões mínimos de sabor de quarks e leptões impostos por essas simetrias, compatíveis com as massas observadas dos fermiões, padrões de mistura e fases de violação de CP.

Desta forma, determinamos quatro modelos mínimos para os quarks, onde o número de parâmetros independentes corresponde ao número de observáveis. Para o sector leptónico, são identificados três modelos preditivos mínimos. Nomeadamente, encontramos cenários com uma preferência pelo octante superior/inferior do ângulo de mistura atmosférico , para os quais existem limites inferiores para as massas do neutrino mais leve, atualmente investigados pela cosmologia e testáveis em futuras experiências de decaimento duplo beta sem neutrinos, mesmo para massas de neutrinos ordenadas de forma normal.

Investigamos a fenomenologia de cada modelo, tendo em conta todos os observáveis teóricos relevantes, incluindo de precisão eletrofraca, as restrições do sector escalar, bem como processos de sabores de quarks, como , e oscilações de mesões, e os decaimentos de violação de sabor leptónico carregado e Mostramos que, em alguns casos, as simetrias Abelianas de sabor fornecem uma estrutura natural para suprimir acoplamentos neutros que mudam o sabor e levam a cenários que apresentam massas de escalares neutros/carregados pesados abaixo da escala de TeV, ou seja, ao alcance de experiências atuais.