O objetivo desta dissertação é estudar teorias que utilizam dimensões extras para explicar os problemas que surgem no Modelo Padrão quando a energia atinge valores muito altos chegando à ordem TeV. Trabalhamos especificamente com modelos com mais de 4 dimensões, onde as dimensões extras são espaciais e compactificadas com o procedimento S1/Z2. Sabemos que o Modelo Padrão é consistente com todos os dados experimentais que medimos até hoje, mas existem muitas razões para esperarmos nova física na escala TeV. Iniciamos o trabalho apresentando os aspectos mais importantes do Modelo Padrão. Seguimos especificando alguns problemas que surgem no Modelo Padrão no limite para altas energias que resultaram na motivação para a criação de Teorias Além do Modelo Padrão. Explicitamos alguns de seus problemas, mas entramos em detalhes no estudo de dois principais: o Problema da Hierarquia e o Problema de Massa dos Férmions. Em seguida, definimos os três tipos de teorias que utilizam dimensões extras para solucionar o Problema da Hierarquia e as apresentamos na ordem em que foram idealizadas. As duas primeiras, denominadas \"Large Extra Dimensions\" (LED) e \"Universal Extra Dimensions\" (UED) utilizam uma métrica plana do espaço-tempo total e são diferentes na definição da propagação dos campos em determinadas dimensões. A \"Warped Extra Dimensions\" (WED) utiliza uma uma métrica curva do espaço-tempo 5-dimensional e soluciona o Problema da Hierarquia de maneira diferenciada. Para finalizar definimos especificamente uma teoria WED e calculamos sua correspondência em uma teoria 4-dimensional. Através desta teoria efetiva, estudamos sua fenomenologia no Large Hadron Collider (LHC) e mostramos como ela se relaciona com a origem dos sabores fermiônicos. Como consequência, mostramos que o Problema de Massa dos Férmions é naturalmente solucionado, e propomos um sinal experimental para testar este aspecto da teoria no LHC. / The goal of this dissertation is to study theories that use extra dimensions to solve the problems that appear in the Standard Model at energies of the order 1 TeV. Specifically, we worked with models with more than 4 dimensions, where the spatial dimensions are compactified in an S1/Z2 orbifold. The Standard Model agrees to a great degree with the experimental data we have today but there are several reasons to expect new physics at the TeV scale. We start presenting the most important aspects of the Standard Model. We then specify some of the problems that appear at high energies (higher than the weak scale) and that are the motivation to consider theories beyond the Standard Model. We focus on two such problems: the hierarchy problem and the origin of the fermion masses. We present three types of theories using extra dimensions to address the hierarchy problem. The first two, Large Extra Dimensions (LED) and Universal Extra Dimensions (UED) use a flat metric and only differ on the fields that are allowed to propagate in the extra dimensions. Warped Extra Dimensions (WED) use a curved metric to solve the hierarchy problem in a unique way. Within a WED setup, we study the resulting four-dimensional effective theory. This theories naturally explain the hierarchy of fermion masses. Within this effective theory, we study the phenomenology at the LHC as it relates to the origin of flavor. In particular, we propose a signal that can test this important aspect of the theory.

O objetivo desta dissertação é estudar teorias que utilizam dimensões extras para explicar os problemas que surgem no Modelo Padrão quando a energia atinge valores muito altos chegando à ordem TeV. Trabalhamos especificamente com modelos com mais de 4 dimensões, onde as dimensões extras são espaciais e compactificadas com o procedimento S1/Z2. Sabemos que o Modelo Padrão é consistente com todos os dados experimentais que medimos até hoje, mas existem muitas razões para esperarmos nova física na escala TeV. Iniciamos o trabalho apresentando os aspectos mais importantes do Modelo Padrão. Seguimos especificando alguns problemas que surgem no Modelo Padrão no limite para altas energias que resultaram na motivação para a criação de Teorias Além do Modelo Padrão. Explicitamos alguns de seus problemas, mas entramos em detalhes no estudo de dois principais: o Problema da Hierarquia e o Problema de Massa dos Férmions. Em seguida, definimos os três tipos de teorias que utilizam dimensões extras para solucionar o Problema da Hierarquia e as apresentamos na ordem em que foram idealizadas. As duas primeiras, denominadas \"Large Extra Dimensions\" (LED) e \"Universal Extra Dimensions\" (UED) utilizam uma métrica plana do espaço-tempo total e são diferentes na definição da propagação dos campos em determinadas dimensões. A \"Warped Extra Dimensions\" (WED) utiliza uma uma métrica curva do espaço-tempo 5-dimensional e soluciona o Problema da Hierarquia de maneira diferenciada. Para finalizar definimos especificamente uma teoria WED e calculamos sua correspondência em uma teoria 4-dimensional. Através desta teoria efetiva, estudamos sua fenomenologia no Large Hadron Collider (LHC) e mostramos como ela se relaciona com a origem dos sabores fermiônicos. Como consequência, mostramos que o Problema de Massa dos Férmions é naturalmente solucionado, e propomos um sinal experimental para testar este aspecto da teoria no LHC. / The goal of this dissertation is to study theories that use extra dimensions to solve the problems that appear in the Standard Model at energies of the order 1 TeV. Specifically, we worked with models with more than 4 dimensions, where the spatial dimensions are compactified in an S1/Z2 orbifold. The Standard Model agrees to a great degree with the experimental data we have today but there are several reasons to expect new physics at the TeV scale. We start presenting the most important aspects of the Standard Model. We then specify some of the problems that appear at high energies (higher than the weak scale) and that are the motivation to consider theories beyond the Standard Model. We focus on two such problems: the hierarchy problem and the origin of the fermion masses. We present three types of theories using extra dimensions to address the hierarchy problem. The first two, Large Extra Dimensions (LED) and Universal Extra Dimensions (UED) use a flat metric and only differ on the fields that are allowed to propagate in the extra dimensions. Warped Extra Dimensions (WED) use a curved metric to solve the hierarchy problem in a unique way. Within a WED setup, we study the resulting four-dimensional effective theory. This theories naturally explain the hierarchy of fermion masses. Within this effective theory, we study the phenomenology at the LHC as it relates to the origin of flavor. In particular, we propose a signal that can test this important aspect of the theory.