The DFSZ axion: analysis and generalization

Lo scopo di questo progetto è quello di prendere in esame alcune estensioni del modello standard capaci di incorporare al loro interno l'assione QCD. Nel primo capitolo vengono analizzate da zero le motivazioni per l'introduzione del concetto di assione. Il problema della violazione CP nelle interazioni forti è introdotto a partire dalla non banale struttura topologica del gruppo di simmetria di colore in QCD. Nel secondo capitolo viene studiato un particolare modello di assione, ossia quello DFSZ. Vengono quindi sviluppati il suo contenuto di campi di e il suo spettro di massa. In particolare, viene considerata una versione leggermente differente di modello DFSZ, dove il termine quartico misto del potenziale di Higgs è sostituito da un contributo cubico. Una piccola frazione di questo lavoro è inoltre dedicata a riassumere il problema dei domain walls. Grande importanza è data alla costruzione di modelli teorici che possano mettere al sicuro la teoria da una catastrofe cosmologica per mezzo di una oculata scelta dell'attribuzione delle cariche di Peccei-Quinn. Per concludere, gli accoppiamenti degli assioni con i fermioni sono presi in esame. Grande attenzione viene rivolta alla generalizzazione del modello richiedendo la simultanea soppressione degli accoppiamenti assionici a protoni, neutroni ed elettroni. Una applicazione importante di questa impostazione è la capacità di indebolire diversi vincoli astrofisici, permettendo di raggiungere la cosiddetta finestra di massa pesante per l'assione. Viene argomentato come una condizione necessaria perchè questo avvenga sia l'introduzione di una assegnazione di cariche di Peccei-Quinn non universale per i quark e i leptoni del modello standard. A seguire, viene identificata una classe minimale di questi assioni DFSZ, dove le proprietà di nucleofobia ed elettrofobia possono essere implementate.