Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T16:45:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gaydutschenko_Larissa_M.pdf: 776013 bytes, checksum: dded3e977e716b07101df7cb392a6b94 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: O fenômeno de oscilação de neutrinos, já experimentalmente observado, só pode ser explicado se a massa dos neutrinos for diferente de zero. No entanto, até pouco tempo atrás, acreditava-se que neutrinos não tivessem massa. O Modelo Padrão das partículas elementares ainda não é capaz de descrever a natureza massiva dos neutrinos, de forma que as matrizes de mistura para léptons (entre autoestados de gauge e autoestados de massa), análogas às matrizes de mistura de quarks, ainda não podem ser encontradas. Através de uma pequena extensão do Modelo Padrão, é possível descrever uma física que leva em conta essas massas e que, portanto, nos fornece essas matrizes de mistura. Essa extensão trata-se de nada mais que o acréscimo de uma nova partícula ao modelo, um lépton neutro que não interage por força fraca. Essa partícula é chamada de neutrino estéril. Portanto, acrescentando um ou mais neutrinos estéreis ao Modelo Padrão posso obter a matriz de mistura para léptons e, consequentemente, contar o número de parâmetros físicos que ela possui. O interesse em contar esses parâmetros reside no fato de que encontrar o número de fases complexas presentes na matriz de mistura é equivalente a encontrar o número de fases de violação de simetria conjugação de carga e paridade (CP) para léptons. Em 1967, o físico russo Andrei Sakharov propôs uma forma de explicar a assimetria bariônica (matéria-antimatéria) partindo de um estado simétrico. Para isso, algumas condições precisariam ser respeitadas pela física do universo. Uma dessas condições é que exista na natureza uma fonte de violação CP. Procurar essa violação em léptons foi o objetivo deste trabalho. Assim, foi possível obter a matriz de mistura para léptons estendendo o modelo padrão pela adição de um neutrino estéril e levando em conta o caso geral de n famílias de léptons. Uma vez tendo encontrado a matriz de mistura, fizemos a contagem dos parâmetros. Além abranger os cálculos usados para encontrar o número de fases complexas damatriz, a dissertação apresenta uma breve introdução à teoria quântica de campos, a simetrias discretas e ao mecanismo de quebra espontânea de simetria, conceitos necessários para o entendimento do trabalho realizado / Abstract: The neutrino oscillation phenomenum, already experimentally observed, can only be explained if neutrino masses are different from zero. However, till recently, it was believed that neutrinos were massless. The Standard Model of elementary particles is yet not able to describe the massive nature of neutrinos, such that the lepton mixing matrix (between gauge eigenstates and mass eigenstates), analogous to the quark mixing matrix, can still not be found. Through a small extension of the Standard Model, it is possible to describe physics that take into account these masses and, therefore, provides us with these mixing matrices. This extension is nothing but the addition of a new particle, a neutral lepton that does not interact through weak force. This particle is called sterile neutrino. So, by adding one or more sterile neutrinos to the Standard Model, I can get the lepton mixing matrix and consequently count the number of physical parameters that it presents. The interest in counting these parameters resides in the fact that finding the number of complex phases in the mixing matrix is equivalent to finding the number of charge conjugation-parity (CP) violation for leptons. In 1967, the Russian physicist Andrei Sakharov proposed a way to explain the baryonic asymmetry (matter-antimatter) beginning with a symmetric state. For that to work some conditions needed to be respected by the universe physics. One of them is that there must exist in nature a source of CP violation. Looking for that source as the leptonic sector of the particle physics was the goal of this project. And finally it was possible to get the lepton mixing matrix extending the standard model by the addition of one sterile neutrino and taking into account the general case of n lepton families. Once we got the mixing matrix, we counted the physical parameters. Besides presenting all the calculation used for finding the number of complex phases in the matrix, this thesis presents a brief introduction to quantum field theory, discrete symmetries and the spontaneous symmetry breaking mechanism, all of these concepts being necessary for the understanding of the work accomplished / Mestrado / Física / Mestra em Física

Orientador: Pedro Cunha de Holanda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-31T06:55:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Sato_EduardoAkio_M.pdf: 2319995 bytes, checksum: fc82384c799d5812bf14a71fe2723e2d (MD5) Previous issue date: 2016 / Resumo: Nesta dissertação analiso como uma classe de modelos sugeridos para acomodar neutrinos massivos no modelo padrão, os assim chamados mecanismos seesaw, podem também resolver o problema de assimetria bariônica no universo. Os requisitos mínimos para uma geração dinâmica bem sucedida de assimetria bariônica, conhecidos como condições de Sakharov, são: não conservação de número bariônico, violação de simetria CP e ausência de equilíbrio térmico. Para mostrar que mecanismos seesaw respeitam estas regras, reviso alguns tópicos como: a violação de número bariônico através do processo de sphalerons, a teoria de violação de CP através de invariantes de base fraca e a mecânica estatística de não equilíbrio através da equação de Boltzmann. Como exemplo considero um cenário de mecanismo seesaw tipo I (3+3) com massas de neutrinos estéreis altamente hierárquicas. A assimetria observada impõe um limite inferior na massa dos neutrinos estéreis ($M_1 \geq 8.4 \times 10^{8} \; \text{GeV}$) e um limite superior na massa dos neutrinos ativos ($m_1 < 0.11 \; \text{eV}$), consistente com limites previamente obtidos na literatura / Abstract: In this dissertation I analyse how a class of models suggested to accommodate massive neutrinos in the standard model, the so-called seesaw mechanisms, can also solve the baryon asymmetry of the universe problem. The minimal requisites to a successful dynamical generation of baryon asymmetry, known as Sakharov's conditions, are: Non-conservation of baryon number, violation of CP symmetry and absence of thermal equilibrium. To show that seesaw mechanisms respect those rules, I review some topics such as: the standard model baryon non-conservation via sphalerons process, the theory of CP violation via weak-basis invariants and non-equilibrium statistical physics via Boltzmann equation. As a example I consider a type I (3+3) seesaw mechanism scenario with highly hierarchical sterile neutrino masses and the observed asymmetry impose a lower bound in the sterile neutrino masses ($M_1 \geq 8.4 \times 10^{8} \; \text{GeV}$) and a upper bound in the active neutrino masses ($m_1 < 0.11 \; \text{eV}$), consistent with limits previously obtained in the literature / Mestrado / Física / Mestre em Física / 1370441/2014 / CAPES

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Pourquoi reste-t-il de la matière dans l’univers ?Depuis la découverte de l’anti-matière, miroir de la matière dont nous sommes constitués et s’annihilant de prime abord parfaitement avec cette dernière, ce mystère stimule l’étude des propriétés communes et distinctes entre particules et anti-particules.<p><p>Dans ce cadre, il a été établi au vu des interactions dites de jauge (en particulier les interactions électrofaibles) que la symétrie intrinsèque entre particules et anti-particules est la combinaison subtile du conjugué de charge (C) et de la parité d’espace (P) :la symétrie CP. Ainsi, un comportement distinct entre matière et anti-matière est caractérisé au niveau fondamental par une violation de CP.<p>D’une part, une telle violation a été mise en évidence expérimentalement dans la désintégration de mesons K et B, où la production de particules dans certains canaux est favorisée. D’autre part, la violation de CP est l’une des conditions requises à la création d’un excès de matière durant l’évolution de l’univers. <p><p>Dans la présente thèse, nous étudions deux aspects de cette asymétrie entre matière et anti-matière.<p>Tout d’abord, un scénario de création d’un excès de matière dans l’évolution de l’univers basé sur la désintégration de neutrinos lourds est étudié. Les récents résultats expérimentaux sur l’existence d’une masse pour les neutrinos rendent très attractif ce scénario. Bien que le schéma général repose uniquement sur les interactions liées à la masse des particules (secteur scalaire), nous le prolongeons ici dans la perspective plus naturelle de l’unification des interactions de jauge, seule motivation complète à l’inclusion de neutrinos lourds dans le spectre des particules. L’inclusion d’interactions de jauge liées aux neutrinos lourds complète ainsi la description. Les résultats tirés sur les paramètres de masse des neutrinos, grandes inconnues de la physique des particules, s’en voient modifiés de manière importante.<p><p>Ensuite, la question de l’origine de la violation de CP est posée. En effet, dans la description standard des interactions faibles, la violation de CP est explicite et résulte uniquement de la liberté pour les couplages de masse (couplages de Yukawa) d’être des nombres complexes. Ainsi, aucune compréhension fondamentale sur la différence de comportement entre particules et anti-particules n’est apportée.<p>Nous proposons dans ce sens une source de violation de CP par la compactification d’une théorie de jauge dans un espace de dimensions étendues. A partir de couplages réels, une valeur classique de la composante supplémentaire des bosons de jauge fournit une masse effective complexe aux fermions. Les conditions de l’obtention d’une violation de CP physique sont alors étudiées. Nous identifions la structure minimale pour rendre compte des interactions électrofaibles tout en incluant une source de violation de CP dans ce contexte. L’unification avec les interactions fortes est alors établie dans une structure qui apporte une lumière différente sur les schémas d’unification usuels.<p> / Doctorat en sciences, Spécialisation physique / info:eu-repo/semantics/nonPublished