Orientador: Rogério Rosenfeld / Banca: Marcelo Moraes Guzzo / Banca: Adriano Antônio Natale / Resumo: Faz-se aqui o estudo da detecção de neutrinos (v) de altas energias ('E IND.v' > '10 POT.9' GeV) no Observatório Pierre Auger usando os detectores de fluorescência. Introduzimos todo o conhecimento experimental dos raios cósmicos, em conjunto com a fenomenologia das partículas elementares, para que o estudo da detecção possa ser entendido de forma bastante geral. Raios cósmicos de até '10 POT.15' eV vem de fontes em nossa galáxia; já as partículas acima de '10 POT.18' eV não são confinadas no campo magnético da galáxia. Portanto, acredita-se que estas partículas sejam de origem extra-galática. Porém, sua natureza continua completamente desconhecida. Existem vários modelos que resultam em diferentes fluxos de neutrinos de altíssimas energias. Independente do modelo, estes neutrinos vem de distâncias cosmológicas, estando sujeitos à oscilação do seu sabor. A oscilação de neutrinos traz como conseqüência uma igualdade entre os fluxos dos neutrinos de cada família. O método aqui utilizado para detecção de neutrinos consiste em considerar apenas aqueles que se propagam pelo interior terrestre, até chegarem a região de detecção. Estes neutrinos de altíssimas energias podem dar origem a léptons carregados após uma interação de corrente carregada com núcleos atômicos. Estes léptons carregados continuam se propagando na mesma direção do neutrino original, podendo sair da terra. Ao sair da Terra estes léptons carregados poderão ser detectados pelo Observatório Pierre Auger. Destes léptons, apenas o tau dará origem a um chuveiro eletromagnético que deverá ser detectado. Mostramos por fim que um número bastante pequeno de neutrinos atravessando a terra deverá ser observado. Entretando, mesmo a observação de um único evento em vários anos nos indicaria a existência de neutrinos. Além disso, seria o início de uma nova fase na detecção de raios cósmicos. / Abstracts: Here we study the detection of the ultra high energy neutrinos in Pierre Auger Observatory using the fluorescence detectors. We introduce all the experimental knowledge of cosmic rays, together with the elementary particles phenomenology, so that the detection study can be understood in a very genral way. Cosmic rays with energies up to '10 POT.15' eV come from sources in our galaxy. But the particles above '10 POT.18' eV are not confined in the galactic magnetic field. So, it is believed that these particles are of extragalactic origin. But their nature is completely unknown. There are many models that result in different ultrahigh energy neutrino fluxes. Independent of the model, these neutrinos como from cosmological distances, being subject to flavor oscillation. The neutrino oscillation gives as a consequence the equality between the neutrino fluxes of each family. The method used for the neutrino detection is to consider only those that propagate through the earth, until they arrive to the detection area. These ultra high energy neutrinos can create charged leptons after a charged current interaction with atomic nuclei. These charged leptons keep the same direction of the original neutrino and they can exit the Earth. When they exit the Earth, they will be detected by the Pierre Auger Observatory. We show, finally, that very small number of neutrinos crossing the Earth will be detected. However, even the observation of one single event in many years will be an indication of the existence of a neutrino flux. Moreover, it would be the beginning of a new phase in the cosmic ray detection. / Mestre

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:25:30Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2003-03Bitstream added on 2014-06-13T19:53:19Z : No. of bitstreams: 1 menezes_m_me_ift.pdf: 1408979 bytes, checksum: c49d46abc2dcaff209c0e561dfd6398a (MD5) / Faz-se aqui o estudo da detecção de neutrinos (v) de altas energias ('E IND.v' > '10 POT.9' GeV) no Observatório Pierre Auger usando os detectores de fluorescência. Introduzimos todo o conhecimento experimental dos raios cósmicos, em conjunto com a fenomenologia das partículas elementares, para que o estudo da detecção possa ser entendido de forma bastante geral. Raios cósmicos de até '10 POT.15' eV vem de fontes em nossa galáxia; já as partículas acima de '10 POT.18' eV não são confinadas no campo magnético da galáxia. Portanto, acredita-se que estas partículas sejam de origem extra-galática. Porém, sua natureza continua completamente desconhecida. Existem vários modelos que resultam em diferentes fluxos de neutrinos de altíssimas energias. Independente do modelo, estes neutrinos vem de distâncias cosmológicas, estando sujeitos à oscilação do seu sabor. A oscilação de neutrinos traz como conseqüência uma igualdade entre os fluxos dos neutrinos de cada família. O método aqui utilizado para detecção de neutrinos consiste em considerar apenas aqueles que se propagam pelo interior terrestre, até chegarem a região de detecção. Estes neutrinos de altíssimas energias podem dar origem a léptons carregados após uma interação de corrente carregada com núcleos atômicos. Estes léptons carregados continuam se propagando na mesma direção do neutrino original, podendo sair da terra. Ao sair da Terra estes léptons carregados poderão ser detectados pelo Observatório Pierre Auger. Destes léptons, apenas o tau dará origem a um chuveiro eletromagnético que deverá ser detectado. Mostramos por fim que um número bastante pequeno de neutrinos atravessando a terra deverá ser observado. Entretando, mesmo a observação de um único evento em vários anos nos indicaria a existência de neutrinos. Além disso, seria o início de uma nova fase na detecção de raios cósmicos. / Abstracts: Here we study the detection of the ultra high energy neutrinos in Pierre Auger Observatory using the fluorescence detectors. We introduce all the experimental knowledge of cosmic rays, together with the elementary particles phenomenology, so that the detection study can be understood in a very genral way. Cosmic rays with energies up to '10 POT.15' eV come from sources in our galaxy. But the particles above '10 POT.18' eV are not confined in the galactic magnetic field. So, it is believed that these particles are of extragalactic origin. But their nature is completely unknown. There are many models that result in different ultrahigh energy neutrino fluxes. Independent of the model, these neutrinos como from cosmological distances, being subject to flavor oscillation. The neutrino oscillation gives as a consequence the equality between the neutrino fluxes of each family. The method used for the neutrino detection is to consider only those that propagate through the earth, until they arrive to the detection area. These ultra high energy neutrinos can create charged leptons after a charged current interaction with atomic nuclei. These charged leptons keep the same direction of the original neutrino and they can exit the Earth. When they exit the Earth, they will be detected by the Pierre Auger Observatory. We show, finally, that very small number of neutrinos crossing the Earth will be detected. However, even the observation of one single event in many years will be an indication of the existence of a neutrino flux. Moreover, it would be the beginning of a new phase in the cosmic ray detection.

[pt] Embora sua detecção seja difícil, neutrinos são considerados como boa ferramenta na astrofísica para obtermos informações das Supernovas, Explosão de Raios Gama e do interior de objetos celestes como o Sol e Núcleos Ativos de Galáxias, porque não é possível explorá-los por meios ópticos. Por interagir muito fracamente com a matéria usual, neutrinos são capazes de percorrer grandes distâncias e atravessar astros e galáxias sem perder energia e, ao serem detectados na Terra, eles trazem informações sobre a fonte emissora, mecanismos de produção destes neutrinos energéticos e, nos permitem estudar as propriedades ainda não completamente conhecidas dos neutrinos, como massas e ângulos de misturas. Um excelente exemplo é o telescópio de neutrinos IceCube que, recentemente, registrou eventos de neutrinos de altas energias, na faixa de TeV e PeV, cujas origens são extragalácticas. Tal pioneirismo abre uma nova janela para estudarmos o Universo. Nessa dissertação, através do fenômeno de oscilação de neutrinos, estudaremos como ocorre a mudança dos sabores leptônicos dos fluxos dos neutrinos de altas energias de origem extragaláctica ao longo de seu caminho, desde a sua criação até a Terra. Analisaremos também o comportamento da razão de sabor dos fluxos de neutrinos em função da fase de violação CP e do ângulo de mistura de sabor leptônico entre segunda e terceira gerações. / [en] Depite that it is difficult to detect neutrinos, they are an interesting tool in astrophysics to obtain information about astronomical objects and events such as the Sun, Supernovae, Active Galactic Nuclei and Gamma Ray Bursts because it is impossible to explore them by optic ways. Due to their very weak interaction with ordinary matter, neutrinos are able to propagate very large distances and pass through stars and galaxies with no energy loss. By detecting neutrinos at Earth, we can get information about neutrino sources as well as the production mechanism and we are also able to study neutrino properties which are not well understood yet, such as mass hierarchy and mixing angles. A great exemple is a neutrino telescope called IceCube which recently recorded, for the first time, high energy neutrino events in the range of TeV and PeV whose source is extragalactic. These events have opened a new window to study the universe. In this dissertation we use neutrino oscillation to study how is the change in the leptonic flavors of high energy neutrino fluxes from their extragalactic sources to the Earth. We also analyse the flavor ratio behavior of neutrino fluxes as a function of CP-violating phase and the mixing angle between second and third generation.