PRR Project

Summary

O esforço para entender a natureza da esquiva matéria escura (ME) no contexto de um modelo completo de Física de Partículas persiste como um dos mais relevantes desafios da Física contemporânea. A nossa abordagem abrange uma exploração quantitativa rigorosa das implicações dos conhecimentos de ponta sobre Higgs, sabor e ME, tanto teóricos como experimentais. Este esforço é complementado por uma estratégia pioneira que utiliza técnicas de Inteligência Artificial (IA) e Aprendizagem Automática (AA) para navegar pelas complexidades do desafiador espaço de parâmetros, facilitando testes exaustivos e análises abrangentes. As características distintivas deste Projeto são: “expertise” significativa na construção de modelos; envolvimento direto com avanços experimentais emergentes; estabelecimento de uma estrutura abrangente, integrando todos os dados pertinentes de Higgs, sabor e matéria escura; investigação das características do espaço de parâmetros não convencionais através de metodologias de aprendizagem automática; e fomento da criação de uma comunidade portuguesa de matéria escura, incluindo a formação de jovens investigadores. Ao reunir uma equipa compacta de especialistas diversos, visamos catalisar avanços inovadores nesta área científica. O projeto é composto por duas tarefas interligadas. Estudo Quantitativo de modelos completos de matéria escura de partículas: Teorias que incluem candidatos a matéria escura num modelo completo de física de partículas geralmente introduzem múltiplos escalares e/ou grupos de gauge, para além do Modelo Padrão (SM). Tais teorias tipicamente incluem muitos novos parâmetros e são notoriamente difíceis de estudar. Aquelas com novos escalares implicam uma alteração do potencial, afetando a dinâmica mas também os vácuos possíveis e transições de fase. Mesmo assegurar que o potencial seja limitado por baixo é frequentemente um problema computacional muito difícil. Teorias com um novo U(1)’ implicam uma reavaliação da interpretação dada às observações de precisão feitas na escala do bosão Z. E, com mais escalares, mais matrizes de Yukawa induzem genericamente interações escalares neutras mudando o sabor dos fermiões, que são muito limitadas experimentalmente. O nosso grupo tem uma forte experiência em lidar com teorias completas ao integrar muitas restrições teóricas disponíveis e dados experimentais num quadro de simulação. Uma linha original desta proposta envolve estender isto a uma análise completa envolvendo todas as restrições conhecidas de Higgs, sabor e dados de matéria escura, com especial ênfase em modelos com múltiplos componentes de matéria escura. Esta é uma abordagem abrangente e inovadora para modelos completos de matéria escura. Testagem Exaustiva através de IA e AA de espaços de parâmetros multidimensionais altamente restritos: Neste projeto, enfrentamos o desafio formidável de explorar espaços de parâmetros multidimensionais altamente restritos, particularmente de modelos com múltiplos dupletos de Higgs com parâmetros complexos. Abordagens tradicionais enfrentam dificuldades devido ao vasto número de pontos que precisam ser amostrados e às restritas restrições experimentais e teóricas. Alavancando técnicas de IA e AA, o projeto enfrenta este desafio com a abordagem inovadora onde a exploração do espaço de parâmetros é tratada como um problema de otimização de caixa preta. Ao empregar algoritmos de busca de IA, nomeadamente Estratégia Evolutiva de Aproximação de Matriz Covariante e Modelos de Detecção de Novidade de AA, o projeto visa alcançar melhorias de ordens de grandeza na eficiência de amostragem, ao mesmo tempo que impõe a exploração de realizações fenomenológicas novas que seriam impossíveis de outra forma, não apenas abordando o desafio de explorar espaços de parâmetros complexos, mas também facilitando varreduras abrangentes para descobrir realizações fenomenológicas e assinaturas experimentais novas. Como resultado, um produto crucial deste projeto será o primeiro estudo fenomenológico abrangente do 3HDM Complexo, incluindo dados de matéria escura e Higgs, desbravando o caminho para um estudo fenomenológico completo de tais modelos.