Cómo entender nuestro entorno siendo este tan variado? El estudio de sus propiedades fundamentales ha llevado a sintetizar lo que observamos como manifestaciones de elementos básicos: Los quarks, leptones, y los bosones de norma que son los mediadores de las interacciones de los primeros. Si bien no existe evidencia de que ellos estén formados por elementos mas fundamentales, el entendimiento de su naturaleza está lejos de haberse alcanzado. Fenómenos como la oscilación de neutrinos, la violación de simetrías discretas como CP, evidencias de nuevas formas de materia, y propiedades de nuevas partículas que sean descritas en términos de las hasta ahora fundamentales están entre los temas de investigación.

El lenguaje natural para describir a las partículas elementales y sus interacciones es la teoría cuántica de campos. El electromagnetismo y la gravitación fueron entendidos  incialmente en términos de campos clásicos. A nivel clásico un campo puede ser entendido como un tipo de tensión  que existe en el espacio vacio, aun en ausencia de materia, y se manifiesta a través de las fuerzas que produce sobre las partículas. La teoría cuántica de campos surge cuando confrontamos la relatividad especial con la mecaníca cuantíca. En la confluencia de estas dos teorías surgen nuevos fenomenos:  las partículas pueden ser creadas y destruidas, el concepto de antiparticulas se hace ineludible. En consecuencia la teoría cuantíca de campos constituye el cimiento para describir tanto a los constituyentes fundamentales (partículas elementales) así como a las interacciones entre ellas. Un nuevo paradigma de la física lo constituyen las teorías de norma, en base a las cuales se formula el modelo estandar (sin duda la teoría más exitosa y precisa de la física)  y el cual describe las  interacciones electro-débiles y  la cromodinámica cuántica, i.e. las interacciones entre las partícula elementales como los cuarcs y leptones (electrones y neutrinos). Una plétora de teorías y fenómenos fascinantes pueden sólo ser abordados con base en la teoría de campos: rompimientos espontaneo de la simetría, supersimetría, teorías de unificación, más dimensiones, efectos no-perturbativos, simetrías duales, inflación del universo,  renormalización, defectos topológicos, transiciones de fase, etc. Cabe señalar que muchos de estos conceptos son compartidos con otras ramas de la física, y resultan de gran utilidad en el estudio del efecto Hall cuántico y de la superconductivida por mencionar sólo algunos ejemplos. La teoría de campos es una rama de la física muy activa y rica en matemáticas y muchas de las soluciones exactas y   efectos no-perturbativos quedan aun por resolver.
 

Medidas de Precisión en el Modelo Estándar y más allá del ME: Germán Calderón, Jens Erler, Genaro Toledo
El objetivo es mejorar las predicciones hechas por el Modelo Estándar (ME) con un muy alto nivel de precisión. En particular se calculan las correcciones a ordenes mayores a observables electrodébiles de precisión específicas. Se estudian a fondo los detalles e implicaciones del espectro producido por los bosones extra neutros en teorías supersimétricas.

Neutrinos en el Universo: Manuel Torres
Se conoce poco acerca de las propiedades de neutrinos, tales como masa y momento magnético. Obtuvimos resultados que permiten avanzar en el estudio de estas partículas a partir de observaciones astrofísicas. Al estudiar la propagación de neutrinos tanto en supernovas como en el Universo temprano, se obtiene una cota muy restrictivas para el momento magnético del neutrino.

Teorías Finitas de Gran Unificación: Alfonso Mondragón, Myriam Mondragón (con G. Zoupanos)
Se calculan las predicciones para la masa del Higgs y el espectro supersimétrico que provienen de las teorías finitas de Gran Unificación (FUTs), tomando en cuenta las constricciones experimentales. Se estudian las razones de decaimiento de los diferentes Higgses de estos modelos y bajo que condiciones se pueden incorporar fases que violen CP en estos modelos sin afectar el requerimiento de finitud.

Propiedades Electromagnéticas de resonancias hadrónicas: Genaro Toledo
Se estudian las resonancias hadrónicas, en particular los mesones vectoriales y se propuso una forma para obtener el momento dipolar magnético de estos. Planeamos estudiar las propiedades electromagnéticas para estados de espín 1.

Problemas fundamentales en Cosmología: A. de la Macorra, (con H. Vucetich)
Usando el principio de conservación de la carga, se obtienen severas restricciones sobre teorías con velocidad de la luz y/o carga variable.

Variación de las constantes fundamentales: M. Torres (con H. Vucetich, S. Landau y P. Sisterna)
Se lograron severas cotas sobre la variación de las constantes de acoplamiento de norma, tanto que ponen en conflicto los modelos existentes con las observaciones.
Se estudiarán la variación de las constantes fundamentales en modelos supersimétricos.

Unificación de simetrías de espacio-tiempo y de norma: Jaime Besprosvany
Al extenderse el espacio de espín, de manera similar a la idea de grupos unificados y a la idea de Kaluza-Klein, se ha desarrollado una nueva teoría de partículas y campos, utilizándose una ecuación generalizada de Dirac. Se planea ampliar este estudio y, en particular, nos enfocaremos sobre las implicaciones que se puedan obtener sobre las representaciones del modelo estándar.

Compactificación con campo magnético proveniente de simetría U(1), basada en supersimetría de Dirac: J. Besprosvany, M. Moreno
Encontramos un mecanismo que produce, a través de un campo magnético generalizado, una posible explicación dinámica para la compactificación. Además se obtiene un mecanismo de creación de masa, al manifestarse el valor del campo en ese parámetro. Planteamos investigar las interacciones en el marco de la supersimetría de Dirac.

Asimetría axial por campos magnéticos de hipercarga: J. Besprosvany (con A. Ayala)
Se investiga la acción de campos magnéticos en presencia de una burbuja producida en una transición de fase electro-débil, donde la burbuja contiene la fase electro-débil rota, y donde se genera masa.

Origen de la energía y materia oscura del Universo: Axel de la Macorra
Se investiga el origen de la energía y materia oscura del universo, que forman más del 95 % de la materia del universo. Esta área de trabajo requiere de conocimiento tanto de teoría de campos, partículas elementales y extensiones del modelo estándar como son supersimetría y supercuerdas además del conocimiento de las recientes observaciones cosmológicas y sus implicaciones a los modelos teóricos.