El fenómeno de oscilaciones de neutrinos ha sido extensamente estudiado experimentalmente y teóricamente en las últimas décadas. Esto no sólo implicó su confirmación sino también la medida de casi todos los parámetros asociados a ésta. Sin embargo, aún quedan pendientes algunas incógnitas por resolver como son la jerarquía de las masas de los neutrinos, la determinación de la fase que viola la simetría carga-paridad, el problema de las degeneraciones, entre otras. Para poder ser resueltos muchos de estos problemas requieren experimentos de gran escala y con la más óptima tecnología para la detección de neutrinos. El experimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) tendrá estas capacidades. Este experimento tiene una distancia fuente – detector de 1300km contando con un detector cercano de alta precisión y uno lejano de 40 kton hecho de Argón Líquido. Estas características no sólo permitirán resolver los problemas mencionados sino que además permitirán estudiar, por ejemplo, neutrinos provenientes del colapso de supernovas, así como el decaimiento del protón, entre otros procesos. En esta tesis se ha realizado una revisión detallada de la física de oscilación de neutrinos tanto en vacío como en materia, incorporando a este último el decaimiento invisible de neutrinos. Este fenómeno aunque descartado hoy para la explicación del problema de los neutrinos solares y atmosféricos. Tiene Actualmente una relevancia como un efecto subdominante dentro de las oscilaciones de neutrinos. Haciendo que la probabilidad de oscilación sufra un amortiguamiento. En esta tesis estudiaremos la sensibilidad de DUNE al nuevo parámetro que corresponde al decaimiento invisible de neutrinos. Viendo como distintos valores de este parámetro modifican el espectro de energía producido por los eventos que se observarían en DUNE. Nuestras simulaciones han sido hechas utilizando el paquete GLoBES (General Long Baseline Experiment Simulator) y usando como datos de entrada inputs, distribuciones proporcionadas por el propio experimento. / Tesis

Esta tesis estudia fases geométricas que aparecen cuando un átomo de dos niveles interacciona con un campo electromagnético monomodal cuantizado, un modelo descrito por el Hamiltoniano de Rabi (HR). Como se conoce, el HR no tiene una solución cerrada; no obstante, cuando el acoplamiento entre el átomo y campo es débil, la aproximación de onda rotante (RWA) puede ser aplicada. Esto resulta en el Hamiltoniano de Jaynes-Cummings (HJC), el cual es una útil solución analítica aproximada del primero. Cuando la RWA puede ser aplicada, fenómenos físicos predichos en el modelo de Rabi deben también aparecer en el modelo de Jaynes-Cummings; caso contario, la aproximación será físicamente inconsistente. Esto último generó una controversia después de una reciente afirmación sobre fases de Berry en el HR. De acuerdo a ésta, la RWA no es válida para ningún valor del acoplamiento entre el átomo y campo. Los resultados de esta investigación, cálculos numéricos de la fase de Berry en el HR, muestran que este no es el caso y que afirmaciones contrarias son inconsistentes con un argumento analítico que concierne al modelo de Rabi. Adicionalmente, se muestra que estos resultados convergen a los respectivos para el HJC, concluyendo as__ que la RWA es consistente al aplicarse a fases de Berry, como era de esperarse. Finalmente, se discute que la aparición de fases de Berry no depende de la condición adiabática; por lo tanto, el marco de estudio apropiado es el cinemático, el cual contiene a la fase de Berry como un caso particular de la fase geométrica. También se discute que el Hamiltoniano no desempeña un rol importante, salvo de proveedor de los autovectores usados en el cálculo de la fase geométrica. Esto manifiesta la característica esencial de la cual depende la fase geométrica, que es la geometría del espacio de rayos. Este espacio depende de los tipos de evolución que sean considerados. Este punto es ilustrado estudiando una diferente transformación unitaria en el modelo de Schwinger. / Tesis

Neste trabalho é proposto um modelo relativístico para o núcleon com graus de liberdade de quarks constituintes na Frente de Luz. Neste modelo fenomenológico, o acoplamento entre o campo dos quarks e do núcleon é expresso em termos de uma Lagrangeana efetiva. Diversos invariantes para este acoplamento são testados nos observáveis eletromagnéticos elásticos. A corrente eletromagnética do núcleon é formulada na aproximação de impulso, e expressa por um diagrama de Feynman triangular, que é projetado no plano-nulo x POT.+ = t + z = 0, através da integração analítica nas energias individuais associadas à translação temporal em x POT.+. Em seguida é introduzida a componente de momento da função de onda no computo da componente \"boa\" da corrente (J POT.+ = J POT.0 + JPOT.3). Comparamos o esquema de acoplamento de spins dos quarks formando o núcleon baseado na Lagrangeana efetiva, com a construção de Bakamjian-Thomas, largamente empregada em modelos de hádrons na Frente de Luz. Esta comparação foi realizada em um modelo do píon como um par qq-. A diferença é explicitada através dos argumentos de momento das rotações de Melosh dos spins individuais. Na construção de Bakamji an-Thomas, os argumentos de momento estão definidos no referencial de repouso do par, enquanto que na formulação Lagrangeana, dependendo de sua forma, pode ter os argumentos de momento no referencial de repouso do píon físico. Também no caso do núcleon discutimos em detalhes essas diferenças. As consequências fenomenológicas das diferentes formas de Lagrangeanas efetivas para o acoplamento dos quarks ao núcleon foram investigadas através das propriedades eletromagnéticas estáticas e fatores de forma. Foram testados os invariantes escalar, vetorial e misto para o acoplamento dos campos dos quarks no par isoescalar. As integrais nos momentos longitudinais e transversos no elemento de matriz da corrente do núcleon, após a redução tridimensional ao plano-nulo, foram realizadas numericamente. O fator de forma elétrico do nêutron depende fortemente da forma da Lagrangeana efetiva, para parâmetros do modelo que ajustem o momento magnético do nêutron. Os observáveis eletromagnéticos, para momentos transferidos quadrados até 1-2 (GeV /c) POT.2, são pouco sensíveis à componente de momento da função de onda. Generalizamos o estudo das correlações entre observáveis eletromagnéticos estáticos do núcleon para diferentes formas de Lagrangeana efetiva. As limitações do modelo em reproduzir os dados experimentais recentes para a razão entre os fatores de forma elétrico e magnético do próton são discutidas e são feitas propostas para melhorar o modelo do núcleon na Frente de Luz. / In this work, it is proposed a relativistic model for the nucleon with constituent quarks in the Light-Front. In this phenomenological model, the coupling between the nucleon and quark fields is expressed by an effective Lagrangean. Several diferent invariants for this coupling are tested in the elastic electromagnetic observables. The nucleon eletromagnetic current is described in the impulse approximation, which is expressed by a triangular Feynman diagram. The elastic amplitude is projected in the null-plane, x+ = t + z = O, through the analytical integration in the individual energies associated with the x+ -time translation. Then, the momentum component of the wave-function is introduced in the calculation of the \"good\"component of the current (J+ = J0 + J3). The quark spin coupling scheme based in the effective Lagrangean is compared to the Bakamjian-Thomas construction largely used in hadron models in the Light-Front. This comparision is performed in a qq- model of the pion. The difference is shown through the momentum arguments of the Melosh rotations of the individual spins. In the Bakamjian-Thomas construction, the momentum arguments are defined in the pair rest-frame. In the effective Lagrangean formulation, the momentum arguments may be defined in the physical pion rest-frame, depending the Lagrangean form. For the nucleon case, we also discussed these differences in detail. The phenomenological consequences of the different forms for the nucleon-quark effective Lagrangean were investigated through the nucleon static eletromagnetic properties and form-factors. The spin invariants for the isoescalar quark pair, given by a scalar, vector and mixed scalar-vector forms were tested in these observables. The longitudinal and transverse momentum integrations in the matrix element of the nucleon current, after the tridimensional reduction to the null-plane, were performed numerically. The neutron electric form-factor depends strongly on the form of the effective Lagrangean for model parameters fitted to the magnetic moment. The electromagnetic observables are quite insensitive to the momentum part of the wave-function for square momentum transfers below 1-2 (GeV/c)2. The study of the correlations between static eletromagnetic observables were generalized to different effective Lagrangeans. The limitation of the model to reproduce the recent experimental data of the ratio between the proton electric form-factor and the magnetic one is discussed and we propose forms to improve the present Light-Front nucleon model.

Um espectrômetro de massa por tempo de vôo foi projetado e construído. A técnica de Plasma Desorption é empregada para provocar a dessorção e ionização das moléculas da amostra por colisões com os produtos de fissão emitidos de uma fonte radioativa de ANTPOT.252 Cf. O espectrômetro encontra-se instalado no interior de uma câmara de vácuo, que permite a sua operação a pressões da ordem de 10 POT.-7 torr. Uma pré-câmara é utilizada para a manipulação e troca de até três amostras simultaneamente, sem a necessidade da abertura da câmara principal para a atmosfera, reduzindo o tempo de recuperação da pressão do sistema para início das análises. No tubo de vôo, que possui uma extensão de 111 cm, encontra-se instalado um guia eletrostático de partículas, usado para aumentar a transmissão dos íons secundários até o sistema de detecção. Medidas foram feitas utilizando-se amostras-padrão para a caracterização do instrumento. Estudos também foram realizados sobre o comportamento da resolução e da eficiência de transmissão do aparelho em função entre 1600 e 1800 para íons com massas em torno de 900 u.m.a. / A time-of-flight mass spectrometer was projected and constructed. The Plasma Desorption technique is employed to desorb and ionize the molecules sample by collisions with fission fragments emitted from ANTPOT.252 Cf source. The spectrometer is placed inside a vacuum chamber, allowing operation at a pressure around of 10 POT.-7 torr. A pre-chamber is used to insert three samples simultaneously into the mass spectrometer, without the need of opening the main chamber to the atmosphere, reducing the recover time of the pressure system for the beginning of analyzes. Inside the flight tube (111 cm length) was installed an electrostatic particle guide, used to increase the secondary ion transmission to the detection system. Measurements using standard samples were done to characterize the apparatus performance. The instrument resolution and transmission efficiency were analyzed with respect to the secondary ion acceleration voltage. The mass resolution of m/m from 1600 to 1800 for rnass ions around 900 u.m.a. was obtained.

O termo sigma nuclear (o conteúdo isoescalar de quarks do estado nuclear) é calculado no contexto do modelo de Skyrme, através da consideração da dependência do potencial núcleon-núcleon com as massas de corrente. O termo sigma nuclear é extraído da massa nuclear usando-se o teorema de Hellmann-Feynman, derivando a interação núcleon-núcleon com respeito às massas dos quarks up e down, m IND.q V IND.NN/ m IND.q. O potencial é construído na aproximação do ansatz produto quantizado no modelo de Skyrme. A dependência às massas dos quarks vem do termo relativo a massa do píon na Lagrangiana de Skyrme. Esta conexão é feita usando a relação de Gell-Mann, Oakes e Renner. É feita uma discussão de como m IND. m IND.q V IND.NN/ m IND.q deve entrar no cálculo do termo sigma nuclear no contexto da mecânica quântica não relativística. Também calculamos o termo sigma do núcleon e as derivadas das constantes de acoplamento píon-núcleon, carga axial, raios eletromagnéticos e momentos magnéticos. Considerando a contribuição do potencial para o termo sigma da matéria nuclear, o valor local do condensado de quarks é estimado. Devido ao caráter repulsivo do termo do potencial, o condensado diminui somente 5% na densidade normal. O problema da falta de repulsão na magnitude da parte real do potencial ótico isoescalar píon-núcleo-onda-s, provenientes da análise de dados de espalhamento e átomos piônicos, é resolvido no contexto presente. A contribuição do potencial skyrmion-skyrmion ao termo sigma nuclear, proporciona a repulsão necessária para o potencial píon-núcleo, em um surpreendente acordo com os parâmetros ajustados e também com a sua dependência da massa nuclear. / The nuclear sigma term, the isoscalar quark content of the nuclear state, is calculated within the Skyrme model considering the current quark mass dependence of the nucleon-nucleon potential. The nuclear sigma term is extracted from the nuclear mass using the Hellmann-Feynman theorem, which demands for the derivative of the nucleon-nucleon interaction, m IND.q V IND.NN/ m IND.q, with respect to the up-down quark masses, The potential is evaluated in the skyrmion-skyrmion picture within the quantized product anstatz. The quark mass dependence of the potential comes from the pion mass term in the Skyrme Lagrangian. Such connection is made using the Gell-Mann, Oakes and Renner relation. We provide a discussion on how m IND.q V IND.NN/ m IND.q should enter in the evaluation of the nuclear sigma-term in the context of nonrealativistic quantum mechanics. We also calculate the nucleon sigma term, and the derivatives of the pion-nucleon coupling constant, axial charge, electromagnetic radius and magnetic moments. Considering the contribution of the potential to the nuclear matter sigma term, the local value quark condensate drops only 5% at normal density. The problem of missing repulsion in the magnitude of the real part of the isoscalar s-wave pion nucleus optical potential, as taken from pionic atom and elastic scattering data analysis, is fixed in the present context. The contribution of the skyrmion-skyrmion potential to the nuclear sigma term, provides the missing repulsion to the pion-nucleus optical potential, in remarkable agreement with the fitted parameters and also reproducing its mass dependence.

No presente trabalho fazemos uma revisão da teoria dos fótons virtuais, discutindo em detalhe as hipóteses inerentes ao método e estudando os limites de validade dos cálculos existentes. Estudamos também correções que podem ser aplicadas a esses cálculos a fim de estender a região de validade dos mesmos e usamos os espectros corrigidos para reanalisar medidas existentes da seção de choque ANTPOT. 238 U (e, n) . São apresentadas medidas experimentais das seções de choque de eletrodesintegração do ANTPOT. 63 cu por emissão de um ou dois nêutrons e do ANTPOT 65 cu por emissão de urna partícula alfa, bem como das taxas de produção de fotodesintegração antpot. 63cu (e+, 2n) e ANTPOT. 63 Cu (e+, 2n). Esses resultados são analisados usando o método dos fótons virtuais de forma a estudar a composição multipolar das seções de choque de fotodesintegração dessas reações. Apresentamos, com os resultados das medidas ANTPOT. 63cu (e, 2n) e ANTPOT. 63 Cu (e+ , 2n) , mais um teste do espectro de fótons virtuais de dipolo elétrico e mostramos a consistência do método de análise empregado. Com a análise da reação ANTPOT 63 Cu (e ,n) mostramos que a ressonância isoescalar de quadrupolo elétrico deve decair dominantemente por emissão de um nêutron e, comparando nossos resultados para a seção de choque (y,n) com dadc3 existentes da reação ANTPOT. 63 Cu [(,n) + (, pn)], determinamos a seção de choque ANTPOT. 63 Cu ( ,pn). Do estudo das reaçoes 65 Cu (e,) e ANTPOT 65 Cu (e+ , ), as componentes E1 e E2 da seção de choque (, ) são obtidas e uma comparação com a sistemática existente para núcleos próximos ao cobre é apresentada. / The virtual photon theory is reviewed and the underlying hypothesis are discussed. The limits of validity of the method are assessed along with corrections for nuclear size effects. The results of such corrections are compared with existing data on the 238U(e, n) cross section. Experimental results for the cross sections 63Cu (e, n), 63Cu (e,2n) and 65Cu(e, ) , as well as the electro plus photodisintegration yields for the 63Cu(e+ , 2n) and 65 Cu(e+ , ) reactions, are presented. The results are interpreted in terms of E1 and E2 absorption using the virtual photon method. From the study of the reactions 63Cu (e, 2n) and 63Cu (e+ , 2n) we test the E1 virtual photon calculations and assess the technique employed in the data analysis. From the 63Cu (e, n) measurements we show that the isoscalar E2- resonance must decay dominantly by neutron emission. The (, pn) cross section for this nucleus is obtained by comparing the ( ,n) cross section derived from our measurement with existing data on the 63Cu[( ,n) + (,pn)] cross section. From the 65Cu(e, ) and 6 5cu(e+ , ) measurements, the E1 and E2 components participating in the (y ,a) reaction are obtained, and compared with the existing systematics for nuclei in this mass region.

Orientador: Alfredo Pio Noronha Rodrigues Galeão / Mestre

Orientador: Diogenes Galetti / Mestre

Orientador: Lauro Tomio / Mestre

Orientador: Adriano Antonio Natale / Banca: Adriano Doff Sotta Gomes / Banca: Alex Gomes Dias / Resumo: Alguns aspectos da quebra de simetria quiral para quarks na representação fundamental são discutidos no contexto das equações de Schwinger-Dyson. Estudamos a equação de gap fermionica incluindo o efeito de uma massa dinêmica para os gluons. Ao estudar esta equação de gap verificamos que a intenção não é forte o suficiente para gerar uma massa dinâmica dos quarks compatível com os dados experimentais. Também discutimos como a introdução de um propagador confinante pode mudar este cenário, exatamente como foi proposto por Cornwall [1] recentemente, desta forma estudamos uma equação de gap "completa", composta pela troca de um gluon massivo e por um termo confinante; M('p POT 2') = 'M IND. c('p POT 2') + 'M IND. 1g'('p POT 2'). Encontramos soluções assintótica desta equação de gap nos casos de constante de acoplamento "constante" e "corredora". Este último caso corresponde a um aprimoramento do cálculo com constante de acoplamento "constante" feito por Doff, Machado e Natale [2] / Abstract: Some aspects of chiral symmetry breaking for quarks in the fundamental representation are discussed in the framework of the Schwinger-Dyson equations. We study the fermionic gap equation including effects of dynamical gluon mass. Studying the bifurcation equation of this gap equation we verify that the interaction is not strong enough to generate a satisfactory dynamical quark mass. We also discuss how the introduction of a confining propagator may change this scenario as recently pointed out by Cornwall [1], so we study a "complete" gap equation composed by the one-dressed-gluon exchange term and a confining term: M('p POT 2') = 'M IND. c('p POT 2') + 'M IND. 1g'('p POT 2'). We find asymptotic solutions for this gap equation in the cases of "constant coupling" and "running coupling constant". This last case is an improvement of the constant coupling calculation of Doff, Machado and Natale [2] / Mestre