Thesis (Ph. D.)--University of Washington, 2006. / Vita. Includes bibliographical references (leaves 101-107).

Thesis (Honors)--College of William and Mary, 2009. / Includes bibliographical references (leaves 29-30). Also available via the World Wide Web.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2014. / Made available in DSpace on 2014-08-06T18:03:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 326355.pdf: 804594 bytes, checksum: 2d2038be68207fdabc4e6b41b3237874 (MD5) Previous issue date: 2014 / O livre caminho médio de neutrinos em um gás de Fermi relativístico e livre de interações, composto de prótons, nêutrons e elétrons, é calculado. A interação dos neutrinos com o gás é mediada por bósons neutros e carregados da interação fraca, onde supomos neutralidade de carga e equilíbrio químico para as partículas que compõem o mesmo. Os cálculos são efetuados sob determinadas condições termodinâmicas encontradas durante o processo de evolução de estrelas de nêutrons, em especial na fase de resfriamento. A dependência do livre caminho médio com a densidade do gás e com a energia do neutrino incidente é analisada, na faixa de temperatura entre 0 a 30 MeV. Além do gás de Fermi com uma distribuição homogênea, consideramos ainda, para o caso T=0 MeV, o comportamento do neutrino ao longo de uma estrutura não-homogênea de matéria, conhecida como célula de Wigner-Seitz, modelada aqui com simetria esférica. Comparamos os resultados obtidos para os dois tipos de estrutura para o gás.<br> / Abstract : Mean free path of neutrinos in a relativistic Fermi gas made of neutrons, protons and electrons, is obtained. The exchange of neutral weak bosons as well as charged bosons, are taken in to account in the calculation, where electromagnetic charge neutrality and chemical equilibrium between the particles that compose the gas are imposed. The thermodynamic conditions adopted in the calculations are similar to what is expected during the evolution of neutron stars, specially in the cooling process of the star. The dependence of the results on the density of the gas and on the neutrino incident energy is presented and analysed, in the temperature range between T=0 and 30 MeV. Besides the Fermi gas model we also consider the behavior of the mean free path in a Wigner-Seitz cell with spherical symmetry and non-homogeneous distribution, for T=0. We then compare the results obtained within both approximations.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas, Programa de Pós-Graduação em Física, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-10-24T03:17:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 348302.pdf: 13709902 bytes, checksum: 3e8469b39113aa89fde0d1262a593813 (MD5) Previous issue date: 2017 / Estamos interessados em estudar o comportamento do neutrino e suas propriedades em um meio nuclear denso não uniforme, onde também há elétrons e outros neutrinos. O meio nuclear será descrito pelo modelo de Walecka não linear, onde a fase da matéria conhecida como fase pasta, é obtida usando a aproximação de Thomas-Fermi dentro de uma célula de Wigner-Seitz. Além de mésons, nucleons e léptons, incluímos explicitamente os bósons fracos neutro Z e carregados W+ e W- no modelo, porém o efeito destes últimos é desprezível no cálculo das propriedades do sistema, como a densidade de energia, pressão e fração de partículas, sendo importante apenas no cálculo da seção de choque dos neutrinos. Obtemos também a seção de choque total e o livre caminho médio dos neutrinos, levando em conta tanto espalhamentos, mediados pelo bóson fraco neutro, quanto a absorção de neutrinos pelo meio, mediada pelos bósons carregados. Calculamos também o espalhamento coerente dos neutrinos. Comparamos então o resultado com dois tipos de parametrizações diferentes para a interação forte: uma onde a não linearidade é introduzida explicitamente e os acoplamentos são definidos por constantes e outra onde tais constantes passam a depender da densidade. A solução desse problema tem interesse direto em simulações para a perda de neutrinos no momento da formação de uma estrela de nêutrons a partir da explosão de uma supernova.<br> / Abstract : The behavior and properties of a neutrino in non-uniform dense nuclear matter, surrounded by electrons and other neutrinos are studied. The nuclear matter itself is modeled by the non-linearWalecka model, where the so-called nuclear pasta phase is described using the Thomas-Fermi approximation, solved in a Wigner-Seitz cell. Besides the nucleons, mesons and leptons, the weak neutral boson and the weak charged bosons are explicitly included in the model, but their effects to the energy density, pressure and particle fractions are negligible, being important only for the calculation of the neutrino cross-section. We also obtain the total cross-section and mean-free path for the neutrinos, taking into account scattering and neutrino absorption. Coherent scattering was also calculated. We compare the final results for two know kinds of model parametrizations: one in which non-linear effects in the strong sector are explicitly written in the model Lagrangian and another one in which the coupling constants are density dependent. The solution for this problem is interesting for the understanding of neutrino diffusion in a newly born neutron star after a supernova explosion.

Una serie de experimentos con neutrinos ha establecido que estos tienen masa, existiendo una mezcla entre sus autoestados de sabor. La mezcla genera una oscilación entre estos autoestados durante la propagación de los neutrinos, descrita por una serie de parámetros y por la diferencia cuadrada de las masas. La propuesta con mayor sensibilidad en la medición de los parámetros de oscilación radica en futuras instalaciones llamadas "fábricas de neutrinos". Estas producirán un alto flujo de neutrinos a partir del decaimiento del muón, siendo capaces de medir una gran variedad de canales de oscilación. / Tesis

Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-05T23:57:09Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Gratieri_DiegoRossi_M.pdf: 1187066 bytes, checksum: ff3152f17c81f69ea53b5fdcfd2357be (MD5) Previous issue date: 2006 / Resumo: Neste trabalho buscamos entender o fenômeno de oscilações de neutrinos e como exemplo tentamos descrever os dados dos neutrinos atmosféricos Nossa motivação principal é descrever o excesso de eventos do tipo neutrino eletrônico encontrado nos dados do detector SuperKamiokande (SK)a baixas energias quando comparados com o formalismo de oscilação de sabores de neutrinos em duas gerações,o qual resolve o problema da assimetria up-down para os neutrinos atmosféricos do tipo muônico. Para isso generalizamos o modelo de oscilação de sabores para três gerações de neutrinos, abrindo dessa forma a possibilidade de oscilação entre o neutrino eletrônico e os demais sabores.Obtemos uma solução semianalítica para o problema nos valendo dos limites impostos pela fenomenologia de neutrinos para os parâmetros de oscilação,diferenças quadráticas de massas e ângulos de mistura. Além disso levamos em conta os efeitos de matéria atuando sobre o neutrino eletrônico quando este cruza o interior terrestre e tem seu padrão de oscilação alterado / Abstract: In this work we try to understand the phenomena of neutrino oscillations,and use this to describe more precisely the atmospheric neutrino data.Our main motivation is to describe the excess of events of electron-neutrino type found in the SuperKamiokande results at low energies when compared with the predictions of the two-generation neutrino oscillation which solves the problem of the up-down muon neutrino asymmetry very successfully To do this we generalize the oscillationmodel from two to three neutrino flavors,opening the possibility of oscillation between the electron neutrino type and the others.Then we obtain a semi-analytic solution of the three flavors problem using the neutrino phenomenological limits on oscillation parameters,squared masses differences and mixing angles.We also take into account matter effects on the electronic neutrino when it crosses the Earth and has it ¿s oscillation pattern changed. / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física

Orientador: Ernesto Kemp / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-26T09:14:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Santos_LucasMendes_M.pdf: 4540067 bytes, checksum: e343af03dff0bc991b7d23f46a50a44b (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: O neutrino, atualmente, é uma das partículas de maior interesse para estudo. Seu comportamento oscilatório requer que os neutrinos tenham massa, em escalas desafiadoras para uma simples acomodação com o mecanismo de Higgs possibilitado pelas simetrias eletrofracas. Do ponto de vista de detecção, sua baixa secção de choque introduz grande dificuldade no projeto de detectores eficientes. O Projeto Neutrinos-ANGRA visa, através da detecção de neutrinos, monitorar o reator ANGRA-II situado no Complexo Nuclear de Angra dos Reis - Rio de Janeiro. Para tanto, propõe utilizar um detector de radiação Cherenkov em água, instalado na superfície. Contudo, a esse nível, as taxas de ruído provenientes principalmente de raios cósmicos, são ordens de grandeza maior que a frequência efetiva da passagem do neutrino pelo material ativo. Em uma proposta para reduzir essas taxas, o alvo central será circundado com uma blindagem com elementos ativos e passivos. Nesta dissertação foi dado um enfoque especial à blindagem ativa quanto a incidência de múons, principal componente da radiação cósmica, sobre o detector. Neste estudo foram simulados 3×10^(6)múons não correlacionados temporalmente, porém obedecendo parâmetros bem estabelecidos das distribuição angular e de energia, e foi observado o comportamento da eficiência da blindagem à diferentes critérios de corte. Por fim, foram analisadas as taxas de ruídos aleatórios (não-correlacionados), fixando com uma das partículas participantes o múon. Foi possível determinar um critério de trigger para ao sistema de veto ativo (sinal > 50 fotoelétrons). Nestas condições, o sistema mostrou-se 99,73% eficiente, reduzindo a taxa de sinal:ruído, considerando a presença de pelo menos um múon, de 0,6:1 para 22:1 / Abstract: The neutrino is currently one of the particles of greatest interest to study. its oscillatory behavior requires that neutrinos have mass, in challenging scales for a simple accommodation with the Higgs mechanism enabled by the electroweak symmetry. From the viewpoint of detection, the low cross-section introduces a great distress in designing efficient detectors. The Neutrino-ANGRA Project aims, through the detection of neutrinos, monitor ANGRA-II reactor located in Angra dos Reis Nuclear Complex - Rio de Janeiro. We propose to use a detector of Cherenkov radiation in water, installed on the surface. However, at this level, rates of noise mainly from cosmic rays, are orders of magnitude greater than the effective frequency of the passage of the neutrino active material. In a bid to reduce these rates, the central target will be surrounded with a shield with active and passive elements. In this work a special focus to the active shielding as the incidence of muons, the main component of cosmic radiation on the detector, was given. This study simulated muon 3×10^(6) time-uncorrelated but obeying the well-established angular distribution and energy parameters, and the behavior of the shielding efficiency of different criteria cutting was observed. Finally, the rates of (uncorrelated) random noise, with a setting of the muon particle participants were analyzed. It was possible to derive a criterion to trigger the active veto (signal > 50 photoelectrons) system. Accordingly, the system proved to be 99.73% efficient, reducing the rate signal:noise, whereas the presence of at least one muon from 0.6: 1 to 22:1 / Mestrado / Física / Mestre em Física

In this thesis, a theory of neutrino masses and oscillations is built up in the general case. The work is then restricted to the three-species Dirac case, for which the required parameters, a mass scale and a mixing matrix, are provided by phenomenological solutions and by a new Hierarchial Mass Scheme coupled with both Cabibbo and Hierarchial mixings. The oscillations formalism and hypotheses are then applied to neutrino-electron scattering experiments to be performed at Brookhaven, with neutrino energies ranging from 20 to 270 MeV. The ʋ-e scattering cross-sections, the relevant phenomenological quantities, and the resulting predictions are successively calculated and examined. / Science, Faculty of / Physics and Astronomy, Department of / Graduate

Modelos Seesaw de masas de neutrinos a baja escala con una simetría aproximada de número leptónico pueden ser probados en colisionadores. En el modelo mínimo Seesaw Tipo I, implica la existencia de dos fermiones de Majorana pesados altamente degenerados que forman un par Pseudo-Dirac. Una pregunta muy importante es, en qué medida los futuros colisionadores tendrán sensibilidad al splitting entre los componentes de Majorana de este lepton pesado neutro, que señala la ruptura de número leptónico. Consideramos la producción de estos leptones pesados en la ILC, donde sus displaced decays proporcionan una señal de oro: una asimetría forward-backward, que depende crucialmente del splitting de la masa entre los dos componentes de Majorana. Mostramos que este observable puede limitar el splitting de la masa a valores mucho m´as bajos que los límites actuales, que provienen del neutrinoless double beta decay y las loop corrections. / Low-scale seesaw models of neutrino masses with an approximate lepton number symmetry can be tested at colliders. In the minimal Type I Seesaw model, this implies the existence of two highly degenerate heavy Majorana fermions forming a pseudo-Dirac pair. A very important question is to what extent future colliders will have sensitivity to the splitting between the Majorana components of this neutral heavy lepton, which signals the breaking of lepton number. We consider the production of these heavy leptons at the ILC, where their displaced decays provide a golden signal: a forward-backward asymmetry, which depends crucially on the mass splitting between the two Majorana components. We show that this observable can constrain the mass splitting to values much lower than current bounds, which come from neutrinoless double beta decay and loop corrections. / Tesis

El presente es el resultado de las investigaciones realizadas durante la maestría en física bajo la supervisión de Alberto Gago. Se discutirán brevemente tres trabajos realizados en este periodo con el fin de obtener el grado de Magíster en Física. Durante la última década y media numerosos experimentos han demostrado que los neutrinos se transforman entre sus diferentes sabores al propagarse. Las evidencias de este fenómeno, denominado oscilaciones de neutrinos por su carácter periódico, favorecen la hipótesis de que los neutrinos tienen masa y que los estados de masa y de sabor están relacionados por una matriz no diagonal. Las oscilaciones de neutrinos están caracterizadas por dicha matriz de mezcla y por las diferencias de masas cuadradas entre los diferentes estados de masa. Las entradas de dicha matriz de mezcla, llamada matriz Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata (PMNS), han sido medidas con creciente precisión por los experimentos de oscilación de neutrinos solares, atmosféricos, de reactores y de aceleradores. Recientemente se ha logrado medir todos los ángulos de mezcla involucrados en la rotación de los estados de masa, abriendo la posibilidad de observar una fase de violación de CP diferente de cero. Además, se ha establecido que hay, al menos, dos diferencias de masa cuadradas una correspondiente a la escala de oscilación solar y la otra a la atmosférica. Se sabe el orden entre los estados de masas que participan en la oscilación solar, pero no en el caso de la atmosférica. Futuros experimentos pretenden medir con mayor precisión la matriz de mezcla, determinar la jerarquía entre los estados de masa de neutrinos, la existencia de una fase CP y probar o negar la existencia de más estados de masa. La reciente construcción del telescopio de neutrinos IceCube en el polo sur ha impulsado la búsqueda de física nueva en las fuentes astrofísicas vía el flujo de neutrinos de ultra alta energía. Para ello es importante tener un buen conocimiento del flujo esperado, sobretodo, a altas energías, donde existen menos datos. Entre las fuentes de neutrinos de ultra alta energía más importantes se encuentran los núcleos activos de galaxias (NAG). En este contexto, estudiamos el flujo difuso de neutrinos predicho por dos modelos de producción de neutrinos en NAG. Estos modelos asumen como válida la correlación entre las NAG y la dirección de los rayos cósmicos de ultra alta energía hallada por el observatorio Pierre Auger (OPA) en Argentina. Tal que los datos obtenidos sobre los flujos de rayos cósmicos de alta energía en OPA pueden ser usados para estimar los flujos de neutrinos medidos acá en la tierra. No obstante, la relación entre estos dos flujos no es directa sino que en ella intervienen parámetros que dependen del modelo. En este estudio variamos los parámetros de los modelos y comparamos el número de eventos con los límites recientemente impuestos por IceCube. Encontramos que ambos modelos se encuentras desfavorecidos, por los límites actuales, y que en, caso de ser vistos, ellos podrían ser distinguidos con alta significancia. Otra de las búsquedas realizadas por IceCube, en el régimen de los neutrinos de alta energía, son las señales de aniquilación de materia oscura provenientes del Sol. Una propuesta popular es considerar que la materia oscura es un WIMP (Weakly Interacting Massive Particle : Partículas Masivas de Interacción Débil). En este contexto la materia oscura puede ser caracterizada, en primera instancia, por su sección de choque y su masa. En los modelos donde el WIMP posee una sección de choque dependiente del spín (SD) la interacción de la materia oscura local con el Sol puede ser intensa. Esta interacción causaría una acumulación de materia oscura en el centro del Sol. La cual podría aniquilarse en partículas del modelo estándar las cuales, al decaer o interactuar con la materia solar, darían lugar a un flujo de neutrinos activos. Es la esperanza de experimentos como IceCube que dicho flujo de neutrinos sea observable. Hasta el momento no se ha observado dicho flujo, por lo que IceCube ha puesto limites en la sección de choque de la materia oscura. En este trabajo hacemos notar que dichos limites dependen de la forma de oscilación de los neutrinos; la cual conecta el flujo de neutrinos al salir del Sol con el detectado en la Tierra. En este trabajo consideramos modelos de neutrinos estériles. Estos suponen la existencia de sabores adicionales de neutrinos que no interactúan vía el boson Z, pero si se mezclan con los sabores activos afectando la probabilidad de oscilación. Encontramos que las modificaciones de los límites de materia oscura, en varios de estos modelos, son considerables debido a que aparecen nuevas resonancias, inducidas por la materia solar, que magnifican la transición entre neutrinos activos y estériles. Como se ha hecho notar antes, la presencia de materia puede modificar sustancialmente la probabilidad de oscilación de los neutrinos. Usando esta propiedad planteamos un método para detectar regiones de densidad anómala en la corteza de la Tierra. Consideramos el caso en que los neutrinos provienen de un rayo-beta de alta intensidad y un detector de carbono. Estudiamos la capacidad de esta configuración de descubrir cavidades con alto nivel de confianza. Además, en el caso de poder descubrirlas, estudiamos la capacidad que se tiene para medir sus parámetros, i.e. densidad, tamaño y posición. Para ello estudiamos numéricamente cuatro cavidades inspiradas en casos reales : una con una densidad similar al agua, otra de hierro, otra de metales pesados y otra con una densidad de electrones similar a la que, supuestamente, aparece antes de un sismo. Reconstruimos la cavidad en cada uno de los casos mencionados y analizamos la sensibilidad del método a la variación de los parámetros. Adicionalmente, explicamos el comportamiento de nuestros resultados teóricos con un modelo aproximado, llamado "slabs", en el que consideramos que la densidad es constante por tramos en vez de depender continuamente del radio de la Tierra. Finalmente dotamos de movilidad a nuestro detector y hacemos que nuestra fuente de neutrinos sea un haz orientable con el fin de mover el haz para hacer un barrido de toda la corteza terrestre. En este contexto definimos un parámetro que nos permitiría evaluar fácilmente y con alta confianza la presencia de la cavidad. / Tesis