Fermionic sector in a non-universal U(1)X extension to the MSSM

Abstract

En el siguiente trabajo, se realiza la construcción general de la teoría supersimétrica dándose por conocidos los fundamentos en teoría de grupos en relación a grupo de Poincaré y por lo tanto se inicia desde las propiedades más generales de los espinores. Se desarrolla la teoría a partir de su formalismo de álgebras graduadas, construyéndose el grupo de Super-Poincaré y a partir del manejo de variables de Grassmann se construye la teoría supersimétrica desde el formalismo de Supercampos y generándose los Lagrangianos escalares, vectoriales (abelianos y no abelianos) y mixtos más generales permitidos por la condición de renormalizabilidad. Finalmente los desarrollos de esta teoría se implementan en el modelo estándar, donde se encuentran todas las matrices de masa en relación a las Super-partículas, los escalares y fermiones del modelo estándar. Adicionalmente, se construye un modelo supersimétrico al incluir una simetría U(1)X adicional al MSSM de modo que sea libre de anomalías quirales e incluyendo las tres familias de fermiones y algunos fermiones exóticos. A partir de la asignación de cargas X se construye el superpotencial más general permitido por el criterio de renormalización, se construye el potencial escalar asociado y se obtienen las condiciones que permiten recrear la masa del bosón de Higgs observado, el cual en este escenario puede explicar de forma natural la masa de 125GeV . Finalmente, se obtienen expresiones analíticas para la masa de los fermiones y en particular se calcula la masa de los más ligeros (e, u, d y s) a nivel de un loop teniendo en cuenta las contribuciones debido a partículas y sus respectivos supercompañeros.

In the following work, it is realized the general construction of the supersymmetric theory where the fundamentals in group theory is considered as known in relation to Poincaré group. Thus it begins from the most general properties of spinors. The theory is developed from its graded algebras formalism constructing then the super-Poincar´e group, and with the use of Grassmann variables the supersymmetric theory is built from the superfield formalism generating then the most general scalar, vectorial (abelian and non abelian) and mixed Lagrangians allowed by the renormalization condition. Finally the developments of this theory are applied to the standard model, where it has been found all the mass matrices related with superparticles, scalars and standard model fermions. Additionally, it is build a supersymemtric model by including an additional U(1)X symmetry to the MSSM in such a way that it is chiral anomaly free and including all three fermions families and some exotic fermions. From the X charge assignation the most general renormalizable superpotential is written, the associated scalar potential is consequently obtained and the condition for reproducing the SM Higgs boson , which can explain naturally ira 125GeV mass. Finally, analytic expression for scalars and fermions are given where all 1-loop contributions due to particles and superparticles are considered for the lightests fermions masses (e, u, d y s).