El modelo estandard de las partículas elementales y sus interacciones son descritas por un total de 28 parámetros libres, de los cuales nueve estan en el sector de neutrinos (o siete si el número leptonico es estrictamente conservado) Los restantes 19 parámetros son el objetivo primario de este proycto. Seis de ellos describen al sector bosónico de la teoría, consistiendo del sector de Higgs y los bosones de norma electrodébiles y fuertes, y 13 surgen del sector de Yukawa conectando los fermiones cargados con el sector de Higgs. Mediciones de alta precision en los sectores bosonicos y de Yukawa han alcanzado un nivel de sofisitificación que permite determinaciones muy precisas de estos 19 parámetros. De hecho, el arreglo de esfuerzos experimentales ahora permite sobre-restringir al modelo estanda, para probar que este es correcto al nivel de correciones cuanticas, y buscar por pequeñas desviaciones respecto al modelo estandard que pueda surgir debido a efecctos virtuales inducidos por nuevas, hipotéticas partículas y fuerzas mas alla de ella. Para este proyecto, proponemos una aproximación sistemática en el cual trataremos a todos los experimentos relevantes con sus incertidumbres sistematicas, paramétricas y teóricas de la misma forma. Nos gustaría realizar un análisis global el cual pueda proveernos con los mejores valores de la mayoría - si no es que todos- de los 19 parámetro incluyendo estimaciones confiables de errores y correlaciones mutuas.

El proyecto es ambicioso y busca contribuir a ocho áreas específicas: 1) La masa del bosón W ha sido medida con una precisión del 0.02% (15 MeV) y por lo tanto es la cantidad derivada mejor conocida en el sector electrodébil, esto es, puede ser calculada (no solo en principio sino en realidad) a partir de los 19 parámetros fundamentales describiendo las partes de sabor y electrodébiles del SM. El error se espera que decrezca aún mas por varios MeV en el corto plazo y por abajo del 0.01% para finales de esta década. Actualmente están disponible las correcciones radiativas completas a dos lazos solamente en el esquema de renormalización "on-shell". Esta observable necesita ser evaluada independientemente usando un esquema de renormalización alternativo (usaremos el esquema MS-bar). La diferencia numérica de estas dos evaluaciones proporcionará una prueba de consistencia y cuantificará las incertidumbres asociadas con correcciones de mas alto orden que no se conocen. Actualmente, nuestra evaluación en el MS-bar y la de On-shell difieren por varios MeV, lo cual ya no es despreciable respecto al error experimental y por lo tanto reducir la diferencia es una prioridad. 2) Esperamos que se incremente la precisión del ancho del bosón W, y por lo tanto debe ser incluido en el análisis. En un ajuste puramente electrodébil uno no puede usar el ancho del W como una restricción ya que depende de la constante de acoplamiento fuerte y la matríz de mezcla de quarks (CKM). Pero en un ajuste extendido de sabor como el que aqui proponemos uno puede hacer uso completo de esta observable (el ancho del Z ya está incluido en el análisis, pues no depende de la matríz de CKM). Esto será realizado por el estudiante Carlos Vera. 3) Información experimental adicional puede ser obtenida a energías comparativamente mas bajas. Una fuente importante de información son los experimentos de dispersión neutrino-hadron los cuales antes de la era de LEP produjeron los valores mas precisos del ángulo de mezcla débil. La clase mas importante de dispersión de neutrinos es en blancos aproximadamente isoescalares, en el régimen cinémático inelástico profundo. Sin embargo, hay complicaciones debidas al poco conocimiento de las funciones de distribución partónicas (PDFs), efectos de rompimiento de isoespín y varios efectos nucleares. El experimento NuTeV en Fermilab anuncia haber visto un conflicto de tres desviaciones estandars con el SM, por lo tanto es importante revisar estos temas de la interacción fuerte. Planeamos revisar todos los datos relevantes de la corriente neutra de neutrinos en toda la región cinemática disponible, y desarrollar un análisis actualizados usando los últimos PDFs. Esto será hecho por Eduardo Rojas. 4) Una nueva generación de experimentos con electrones polarizados en Jefferson Laboratory (JLab) en Newport News, VA, y en Mainz, Alemania, medirán el ángulo de mezcla débil al nivel de alguna partes por mil a bajas energías. Estos son complementarios a las mediciones en el polo de la Z puesto que son potencialmente afectados por muy diferentes tipos de física más allá del SM. El responsable es miembro fundador de 4 de estos experimentos: a)Qweak es un experimento de dispersión elástica electron-proton a muy baja transferencia de momento, Q. Puesto que Q es tan bajo, ciertos teoremas de no renormalización aplican y cálculos confiables están disponibles (incluyendo uno por el responsable) lo que significa que las incertidumbres hadrónicas entran solamente a mas altos ordenes. Qweak fue el último en usar el Acelerador de 6 GeV CEBAF y se encuentra actualmente analisando datos. Un valor muy preciso del ángulo de mezcla débil será extraído y nueva física será buscada o restringida. b) PVDIS es un experimento de dispersión inelástica profunda de electrones polarizados y deuterones. Es una versión moderna del experimento de Prescott et al de SLAC que demostró que la corriente débil neutra tenía una componente vectorial como lo predecía el SM. PVDIS tomó datos usando el anillo de 6 GeV CEBAF y actualmente está analizando datos. c) SOLID será una parte principal del CEBAF (actualizado a 12 GeV). Es un detector multipropósitos cuyo mayor objetivo es extender el tipo de experimentos de PVDIS. Será posible variar no solamente Q pero tambien la varible cinemática x, así como el blanco. Esta flexibilidad permitirá medir simultaneamente o restringir PDFs con violación de paridad, efectos no perturbativos (higher twists), el ángulo de mezcla débil y nueva física. d) MOLLER será el estandarte en el renovado CEBAF. Es un experimento de dispersión Moller y proveerá de la determinación más precisa del ángulo de mezcla débil fuera del polo de la Z. Se anticipa que su precisión será muy similar a los valores mas precisos de LEP 1 y de SLC. MOLLER es una prioridad no solo para JLab sino tambien para la División de Física Nuclear de la Sociedad Americana de Física en EU, como se documenta en sus planes de largo plazo. 5) Agregaremos el sector del sabor al análisis global para tener un ajuste global extendido. Este es un buen momento ya que hay indicios de posibles desviaciones en las fabricas de B, BELLE y BaBar, así como de las colaboraciones CDF y D0, del Tevatron. Más aún, habrá datos con alta estadística por el experimento LHCb y se ha aprobado el experimento SuperB en Frascati Italia. SuperB tendrá una participación significativa de la comunidad mexicana de altas energías. 6) El sector del sabor tambien contiene la única fuente establecida de violación de CP y es accesible únicamente en procesos que involucran cambio de sabor. Por otra parte, violación de CP tambien produciría momentos dipolares eléctricos no nulo (EDMs) los cuales son diagonales de sabor. Estos estan fuertemente suprimidos en SM, por lo que su observación significaría física mas allá del SM, o el descubrimiento del parámetro theta de QCD. Debido al advenimiento de experimentos de EDM en el mediano plazo, violación de CP es una parte de nuestro proyecto que será estudiada por el estudiante Eduard Reyes. 7) La constante de acoplamiento fuerte ha sido extraida con buena precisión a bajas energías en decaimientos del tau y a altas energías en decaimientos del Z. Las dos determinaciones pueden ser trasladadas una en la otra con la ayuda de las ecuaciones del grupo de renormalización la cual es conocida hasta cuarto orden. Aún así, hay incertidumbres por ordenes mas altos todavia desconocidos que no han sido nunca estudiados sistemáticamente. Esto será realizado por el estudiante Leonardo de la Cruz. 8)La mayoría de los 19 parámetros mencionados pueden ser obtenidos dentro de QCD y la teoría de perturbaciones electrodébiles donde las complipicaciones debidas a la interacción fuerte entra solo a altos ordenes. La masa de los quarks ligeros, sin embargo, involucran a QCD no perturbativo. Intentaremos una aproximación simplificada para restringir la masa de los quarks up, down y strange dentro de un modelo fenomenológico. En principio, este es el objetivo de los calculos de QCD en la red pero un entendimiento mas heuristico puede proporcionarnos enfoques adicionales con interpretaciones sencillas.