Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 1204809 bytes, checksum: 5976a34278e9533ed5bacae174865cb0 (MD5) Previous issue date: 2011-05-06 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this thesis we study some extensions of the Standard Model to accommodate mass for neutrinos. In order to explain the deficit of atmospheric and solar neutrinos observed on Earth, the phenomenon of flavor oscillation between families requires that neutrinos have physical mass eigenstates. For this, we constructed possible mass terms of Majorana or Dirac. We also develop type I-II seesaw mechanisms to generate neutrino masses. Analyzing the applicability of these seesaw mechanisms, we observe, for example, that the type I seesaw requires the existence of heavy right-handed neutrinos mass with the scale of grand unification. Next, we study the triple seesaw mechanism, where we show the possibility of generating neutrino mass using the TeV energy accelerators. We also examine the scalar sector of this mechanism, which is based on a Two Higgs Doublet Model, in addition to standard model content. Finally, we derive the mass spectrum of the scalar, obtaining a stable pseudoscalar with mass close to 10 GeV, as a possible cold dark matter candidate. / Nesta dissertação estudamos algumas extensões do Modelo Padrão que acomodam massa para neutrinos. Para a explicação do déficit de neutrinos solares e atmosféricos observados na Terra, o fenômeno da oscilação de sabores entre as famílias requer que neutrinos tenham autoestados físicos massivos. Para isso, construímos possíveis termos de massa de Dirac ou Majorana e desenvolvemos os mecanismos seesaw dos tipos I e II para geração de massa para neutrinos. Analisando as aplicabilidades destes mecanismos seesaw, observamos, por exemplo, que o seesaw do tipo I requer a existência de neutrinos pesados de mão-direita com massa na escala das teorias de grande unificação. Em seguida, estudamos o mecanismo seesaw Triplo, que tem como base um modelo com dois dubletos e um singleto de escalares, além do conteúdo padrão. Neste modelo, mostramos a possibilidade de geração de neutrinos massivos usando os aceleradores com energia na escala de TeV. Finalmente, analisamos o setor escalar do modelo que realiza este seesaw, onde derivamos o espectro de massa dos escalares, obtendo um pseudoescalar estável com massa próxima a 10 GeV, que é um possível candidato a matéria escura fria.

Orientador: Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T10:36:59Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ferreira_CesarPeixoto_M.pdf: 5430137 bytes, checksum: 52b53b619a2021426f948ae3c70beb98 (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Neste trabalho analisa-se uma das extensões do Modelo Padrão das Partículas Elementares, conhecida como Extensão 3-3-1\', e suas aplicações a Cosmologia. Esta classe de modelos constitui uma das mais enxutas extensões do Modelo Padrão, e possui entre as suas qualidades respostas a problemas deixados em aberto dentro do Modelo Padrão. Entre estes, lista-se o problema do numero de gerações e o problema da assimetria das massas dos quarks, respondidos através de um critério de consistência interna do modelo, a saber, o cancelamento das anomalias quirais. O modelo especifico escolhido para estudo foi o Modelo 3-3-1 com neutrinos de m~ao direita (3-3-1RH), e todas as suas principais características são analisadas. Para aplicações a Cosmologia, o 3-3-1 foi analisado em suas aplicações ao problema da Matéria Escura. Neste caso, analisar-se-~ao candidatos a Matéria Escura em uma extensão do 3-3-1, chamada Modelo 3-3-1 Left-Right (3L3R). Estes candidatos s~ao neutrinos estereis de massa na escala keV, e a eles s~ao aplicados os limites cosmológicos impostos por Decaimento em Raio-X, Neff e Abundância de matéria escura. 3 casos foram analisados: (1) Desacoplamento dos neutrinos estereis anterior a aniquilação dos múons. (2) Desacoplamento anterior a aniquilação dos pons; (3) Desacoplamento anterior a Hadronização. A aplicação dos limites supracitados revelou que estes neutrinos n~ao sofrem de restrições de decaimentos em Raio-X. Para cada um dos 3 casos, o valor de Neff por neutrino estéril foi de 3.69, 3.53 e 3.09, respectivamente. Como experimentalmente, Neff = 3:280:28, conclui-se que em 2 dos casos, apenas 1 neutrino novo e admitido, e no caso restante os 3 neutrinos novos do 3L3R s~ao possíveis. Por m, o calculo de abundância revelou um excesso destes neutrinos, usando-se o método para calculo de abundância de neutrinos ativos. A abundância calculada e maior que a medida experimentalmente em todos os casos posseis para o modelo, mesmo considerando-se um caso limite. Dessa forma, conclui-se que algum mecanismo alternativo de diluição de densidade destes neutrinos e necessário / Abstract: In this dissertation, one of the extensions of the Standard Model of Elementary Particles(SM), known as the '3-3-1 Extension\', and its aplication to Cosmology are analysed. This class of models constitutes one of the most economical extensions of the Standard Model, and have among its qualities answers to open problems within the SM. Among them, we mention the generation problem and the quark mass assymetry problem. Both of these problems are answered trough the use of a internal consistency criterion of the model: The cancelation of chiral anomalies. The model chosen for study was the 3-3-1 Model with right handed neutrinos (3- 3-1RH), and all its main caracteristics are analysed. To aplications to Cosmology, the 3-3-1 was studied within the Dark Matter problem. In this case, we analyse dark matter candidates in one extension of the 3-3-1, known as the Left-Right 3- 3-1 Model (3L3R). These candidates are sterile neutrinos with keV masses, and to them cosmological limits are applied. These limits are the decays into X-Rays, Neff and Dark Matter Abundance. 3 cases were analysed: (1) Decoupling of the sterile neutrinos before muon annihilation; (2) Decoupling before pion annihilation; (3) Decoupling before Hadronization. The application of the limits mentioned above revealed that these neutrinos do not, at the moment, have any restrictions coming from decays into X-Rays, because this kind of decay is forbidden in the 3L3R. For each of the 3 cases, Neff had the value of 3.69, 3.53 e 3.09, respectively. When this is compared with the experimental value, Neff = 3:28 0:28, we conclude that in two cases, only one sterile neutrino is roughly allowed. In the remaining case, all 3 new neutrinos of the 3L3R are possible. The calculation of abundance revelead an excess of these neutrinos, using the method that is used to calculate abundance of active neutrinos. The calculated abundance is bigger than the experimentally determined in all possible cases, even when we consider a limit case. We conclude that some alternative mechanism for density dilution is necessary / Mestrado / Física / Mestre em Física

Há várias evidências experimentais da existência de matéria escura no universo. Apesar destas evidências, pouco se sabe sobre sua constituição, sabendo-se apenas que interage gravitacionalmente, mas não eletromagneticamente. Neste projeto, investigamos a possibilidade da matéria escura ser composta por partículas supermassivas e fortemente interagentes (Simpzillas). Para isto determinamos o sinal que deve ser deixado no telescópio IceCube por neutrinos resultantes de aniquilações de matéria escura no Sol. Após determinarmos o espectro de neutrinos no centro do Sol, simulamos sua propagação até a superfície, depois até a Terra e através da Terra até o detector. Comparamos então estes resultados com os fornecidos pelo IceCube. Esta comparação permite testar uma região do espaço de fase massa versus seção de choque previamente não-excluída por outros tipos de experiência que não telescópios de neutrinos. Como resultado, concluímos que partículas supermassivas e fortemente interagentes não podem constituir a matéria escura. / There are many experimental evidences for the existence of dark matter in the universe. Despite these evidences, there is no knowledge about its constitution other than the fact that it interacts gravitationally but not electromagnetically. In this project, we investigate the possibility that dark matter is composed of strongly interacting massive particles (Simpzillas). We determine the expected signal in the IceCube telescope from Simpzilla annihilation in the center of the Sun. We first determine the neutrino spectrum in the core of the Sun. We then simulate its propagation through both the Sun and Earth, and finally the rate of neutrinos at the detector. A comparison of these results to the ones published by the IceCube collaboration covers a large region of the yet not excluded regions of the mass versus cross-section phase space. As a result, the possibility of Simpzillas composing the dark matter is ruled out.

Made available in DSpace on 2015-05-14T12:14:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 arquivototal.pdf: 687609 bytes, checksum: ea5be67d908f758c02b556a96eb78d28 (MD5) Previous issue date: 2011-03-30 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPES / In this dissertation we will approach the lepton and barion number simmetries as low energy manifestation of more fundamental theories at higher energies. By using effective operators we investigate the possibility of generating reasonable mass terms for leptons as well as suppressed proton lifetime in the Standard Model. We also look at the proton decay processes in a specific grand unified theory (the minimal SU(5)) and comment about the experimental bounds on proton lifetime from Superkamiokande. Finally, we consider a simple gauge extension of Standard Model, the minimal SUC(3) SUL(3) UN(1) model, pointing some drawbaces in this model concerning lepton masses and proton lifetime. We study how it is possible to diminish its scalar content and solve the lepton mass and proton decay issues. / Nesta dissertação abordaremos as simetrias de número bariônico e leptônico do modelo padrão como manifestações em baixas energias de teorias mais fundamentais. Por meio de operadores efetivos, estudaremos termos de massa para léptons e modos de decaimento para o próton. Também estudaremos a predição quanto ao tempo de decaimento do próton num modelo de grande unificação específico (modelo SU(5) mínimo), comparando com o limite experimental do Super-Kamiokande. Por último apontaremos alguns problemas numa extensão de gauge do modelo padrão (modelo SUC(3) SUL(3) UN(1) mínimo), diminuindo seu conteúdo de campos escalares, onde os operadores efetivos para massa dos léptons e decaimento do próton serão manipulados através da introdução de certas simetrias discretas.

Há várias evidências experimentais da existência de matéria escura no universo. Apesar destas evidências, pouco se sabe sobre sua constituição, sabendo-se apenas que interage gravitacionalmente, mas não eletromagneticamente. Neste projeto, investigamos a possibilidade da matéria escura ser composta por partículas supermassivas e fortemente interagentes (Simpzillas). Para isto determinamos o sinal que deve ser deixado no telescópio IceCube por neutrinos resultantes de aniquilações de matéria escura no Sol. Após determinarmos o espectro de neutrinos no centro do Sol, simulamos sua propagação até a superfície, depois até a Terra e através da Terra até o detector. Comparamos então estes resultados com os fornecidos pelo IceCube. Esta comparação permite testar uma região do espaço de fase massa versus seção de choque previamente não-excluída por outros tipos de experiência que não telescópios de neutrinos. Como resultado, concluímos que partículas supermassivas e fortemente interagentes não podem constituir a matéria escura. / There are many experimental evidences for the existence of dark matter in the universe. Despite these evidences, there is no knowledge about its constitution other than the fact that it interacts gravitationally but not electromagnetically. In this project, we investigate the possibility that dark matter is composed of strongly interacting massive particles (Simpzillas). We determine the expected signal in the IceCube telescope from Simpzilla annihilation in the center of the Sun. We first determine the neutrino spectrum in the core of the Sun. We then simulate its propagation through both the Sun and Earth, and finally the rate of neutrinos at the detector. A comparison of these results to the ones published by the IceCube collaboration covers a large region of the yet not excluded regions of the mass versus cross-section phase space. As a result, the possibility of Simpzillas composing the dark matter is ruled out.

Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-23T00:42:36Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Pasquini_PedroSimoni_M.pdf: 4615786 bytes, checksum: d94409b2794db9d8be03e41a933166d1 (MD5) Previous issue date: 2013 / Resumo: Apesar do grande sucesso alcançado pela teoria do modelo padrão baseada nas simetrias SU&subC;(3)? SU&subL;(2)? U(1), ainda existem alguns desafios a serem conquistados. Uma maneira direta de resolver os problemas é interpretar o modelo padrão (SM) como um modelo efetivo cuja validade chega até uma escala de energia E ¿ ?, na qual ele deixa de ser válido. Suspeita-se de que ? ~ TeV, e poderá ser observada nova física com as análises do Large Hadron Collider (LHC). No sentido de teoria efetiva do SM, é possível explicar a origem da oscilação de neutrinos [2] via mecanismo de Higgs, combinado com o modelo See-saw[1]. Esse mecanismo produz um operador 5-dimensional renormalizável que gera os ângulos de mistura dos neutrinos. Esse trabalho faz um estudo sobre a evolução dos ângulos de mistura dos neutrinos com a energia, via equações do grupo de renormalização. Comparando o modelo padrão com sua possível extensão, o modelo supersimétrico e modelos com uma dimensão espacial extra. A evolução dos ângulos de mistura é bem sutil mesmo para altas energias na ordem de 14TeV, ~ 2:5% para os modelos padrão e supersimétrico, com evolução com a escala na forma logarítmica e, um pouco mais acentuada, ~ 15% para o modelos com dimensões extras, cujo resultado esperado pela dependência quadrática na escala de energia problema. A análise foi feita para alguns valores nos raios das dimensões extras, e foi visto, como o esperado, que quanto menor o raio, menor é a mudança visível a baixas energias. Tais resultados podem ajudar na seleção de modelos, entretanto a variação no ângulo de mistura não é observável fora dos erros experimentais atuais- de medições já realizadas sobre oscilação de neutrinos. A variação entre os modelos é, portanto, leve, de forma que não é possível verifica-la com os dados atuais / Abstract: In spite of the great success reached by the Standard Model (SM) of particle physics, there are some puzzles that seems as a new physics at the ~ TeV scale, such as the origin of neutrino mass and neutrino oscillations. The framework for dealing with those effects are the interpretation of the SM as an effective theory valid at maximum energy E ¿ ?, where ? ~ TeV. In this work we study the evolution of neutrino masses and their mixing angles, which are supposed to be generated via the 5-dimensional Weinberg operator as a consequence of the see-saw mechanism. The studied models are: (1) A minimal extension of the standard model with three heavy steril neutrinos, (2) Minimal Supersymmetric Standar Model, (3) Minimal Unified Extra Dimensions in 5D. We show that the running of the mixing are very sutil in the _rst two models, less then 10% for ?12, and a bit bigger, of order of 10%, also ?12, in a power law growth with energy, as expected by the effectiviness nature of the model. The neutrino mass square diference tend to decrease, but not enough to reach a equality of masses in some energy scale near ~ TeV / Mestrado / Física / Mestre em Física