Orientador: Marcelo Moraes Guzzo / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-20T17:05:52Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Oliveira_RobertoLeandroNevesde_D.pdf: 2779754 bytes, checksum: a4305b15e2ab247f07cb3cf74146335f (MD5) Previous issue date: 2012 / Resumo: Nesta tese, estudamos algumas consequências fenomenológicas da introdução do fenômeno de dissipação quântica na fenomenologia de oscilações de neutrinos em duas famílias. Utilizando a abordagem de equação mestra to tipo Lindblad-Kossakowski e o critério de completa positividade, descrevemos diferentes modelos para o sistema de oscilação de neutrinos sujeitos aos efeitos dissipativos causados por considerarmos que estes estão abertos a interagirem com o meio a seu redor. Investigamos como incluir os efeitos dissipativos para oscilação de neutrinos no vacuo e para quando os efeitos causados pelo potencial efetivo de matéria também estão incluídos no modelo de oscilação. Por m, aplicamos a fenomenologia estudada ao experimento MINOS como forma de observar como os efeitos dissipativos se comportam frente aos dados experimentais / Abstract: In this thesis, we study the introduction of the quantum dissipation phenomenon and the phenomenological consequences in the model of neutrino oscillations in two families. Using the Lindblad-Kossakowski master-equation approach and the complete positivity condition, we describe different models for the neutrino oscillation system subject to dissipative effects, that are caused when we consider that neutrinos can interact with the environment around them, forming a open quantum system. We investigate as to include the dissipative e ects in neutrino oscillation in vacuum and when the effects of the efective potential of matter are also included in the model of oscillation. Finally, we apply the phenomenology studied to MINOS experiment as a way to observe the behavior of the dissipative e effects from experimental data / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Orientador: Orlando Luis Goulart Peres. / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin. / Made available in DSpace on 2018-08-12T10:38:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BastoGonzalez_VictorSaul_M.pdf: 1541009 bytes, checksum: b798dea659147d5050c68800d40ceb0a (MD5) Previous issue date: 2008 / Resumo: Com este trabalho buscamos entender o fenômeno de oscilações de neutrinos na matéria. Para isto, estudamos a propagação de neutrinos em Supernovas. O estudo é feito nestes objetos astrofísicos, pois são produzidos neutrinos de todos os sabores quando a estrela progenitor da Supernova é muito massiva. Além de isto, estes corpos celestes atingem densidades muito maiores que a densidade solar. Uma razão adicional muito importante é que os neutrinos são mensageiros ideais e poderão ser observados antes mesmo da observação óptica da explosão de Supernova, assim eles podem fornecer informação sobre os processo que levam à formação de Supernova. Para fazer esse estudo consideramos os valores atuais dos parâmetros de oscilações de neutrinos e um perfil de densidade para a matéria da estrela moribunda. Encontramos que os neutrinos experimentam o efeito Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein (MSW) em dois regimes de densidades diferentes. A existência destas regiões dependerá da hierarquia nas massas dos neutrinos e se é partícula/antipartícula. Encontramos que para no caso de antineutrinos eletrônicos o fluxo na Terra dependerá do tipo de hierarquia e do valor do ângulo de mistura q13, esse ângulo de mistura modificará o tipo de transição pela zona de ressonância de densidades altas na Supernova. Encontramos que o número de eventos, para esses antineutrinos, è diferente se a hierarquia na massa é normal ou invertida. A diferença é mais notória se a luminosidade em neutrinos não está equipartida. Também encontramos que o número de eventos no detector Super-Kamiokande dependerá do tipo de propagação na região mais interna de Supernova para hierarquia invertida e caso q 13 10-3 , podemos ter informação sobre esses ângulo de mistura caso conseguiremos diferenciar o espectro sem oscilação e com oscilação induzido por efeito puramente adiabático. Neste estudo não tivemos em conta o efeito da matéria na Terra. / Abstract: In this work we study the behaviour of the neutrino oscillations in the matter. To do so, we studied the propagation of neutrinos in Supernovae. The study is done on this astrophysical objects because there are produced all avor of neutrinos when the Supernova progenitor star is very massive. Moreover, this celestial bodies reach much higher densities than the solar density. An additional and very important reason to study neutrinos in Supernova is because neutrinos are ideal messengers, thus they could be detected even before of the optical observation of the Supernova explosion. We considered the updated oscillation parameter values for neutrinos and a density profile of the matter in the dying star. Also, we consider that in the neutrino propagation in a medium it is modified by the medium density, being known as Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein (MSW) effect. The existence of regions in which the MSW effect is very relevant will depend on the mass hierarchy of the neutrinos/antineutrinos and if they are neutrinos or antineutrinos. We found in the case of anti electron neutrinos that the ux in the Earth will depend on the type of hierarchy and on the value of the mixing angle q 13, that angle will modify the kind of transition in the resonance zone in the regime of high densities in the Supernova. We calculated the number of events for those antineutrinos and we have found that the value depend if the mass hierarchy is normal or inverted. The difference is even more evident if the total luminosity of the neutrinos is not equally distributed between the all neutrino avors. Finally, we also found that the number of events in the Super-Kamiokande detector will depend on the propagation in the Supernova inner region for the inverted hierarchy and when the mixture angle q 13 10-3. In this study we will not consider the Earth¿s matter effect. / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física

Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T13:21:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 BastoGonzalez_VictorSaul_D.pdf: 37659795 bytes, checksum: f4492cea9594ac4fbffc288a0c46526a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Motivados pelos indícios experimentais da existência de um quarto neutrino, que surge nos dados de oscilações coletados nos experimentos de aparecimento e desaparecimento de neutrinos, e pela possibilidade teórica de explicar a pequena massa dos neutrinos através de dimensões extras grandes, fizemos análises em procura de vestígios destas duas motivações nos experimentos IceCube e KATRIN. A existência deste quarto neutrino implicaria 1) que existem mais neutrinos que os três tipos de neutrinos do Modelo Padrão da física de partículas, 2) que as interações deste novo neutrino não são descritas pelo Modelo Padrão, 3) que os parâmetros da mistura dos três tipos de neutrinos do Modelo Padrão seriam afetados pela mistura com este novo neutrino e 4) que a diferença dos quadrados das massas, ?m^{2}, associada a este neutrino seria grande, ?m^{2} ~1 eV^{2}. Usando os dados de neutrinos atmosféricos de IceCube, podemos indagar pela existência do quarto neutrino, pois para, ?m^{2} ~1 eV^{2} acontece uma conversão de sabor devida ao efeito de matéria sobre o neutrino no intervalo de energias analisado no IceCube. Assim, este efeito de matéria permite-nos pôr limites sobre os parâmetros que governam as oscilações de neutrinos estéreis. O experimento KATRIN procurará medir a massa do neutrino. Esta medida será feita analisando a cinemática dos elétrons emitidos no decaimento beta do Trítio que é uma medida independente do modelo físico, pois está fundamentada na conservação da energia. A presença de estados mais pesados, como os que existem quando neutrinos estéreis estão presentes, nos permitirá vincular estes neutrinos estéreis. Especificamente, analisamos em KATRIN indícios de um e dois neutrinos estéreis e também de dimensões extras grandes / Abstract: Motivated by the experimental evidence of the existence of a fourth neutrino, which arises from the data collected of neutrino oscillations in appearance and disappearance experiments, and by the theoretical possibility to explain the smallness of the mass of the neutrinos through large extra dimensions, we performed analyses in search of seeking indication of these two motivations in the IceCube and KATRIN experiments. The existence of this fourth neutrino would imply 1) that there are more types of neutrinos than the three types of neutrinos present in the Standard Model of particle physics, 2) that this new neutrino interactions are not described by the Standard Model, 3) that the parameters of the three neutrinos mixing would be affected by mixing with this new type of neutrino, and 4) that the squared-mass difference , ?m^{2} associated with this new neutrino would be large, , ?m^{2} ~1 eV^{2}. Using the atmospheric neutrino data from IceCube, we can investigate the existence of the fourth neutrino because a flavor conversion happens in the limit , ?m^{2} ~1 eV^{2} due to the effect of matter on the neutrino in the range of energies analyzed in the IceCube. Thus, this matter effect allows us to constrain the parameters that govern the sterile neutrino oscillations. The KATRIN experiment will seek to measure the neutrino mass. This measure will be performed by analyzing the kinematics of electrons emitted in the tritium beta decay, which is an independent measure of the physical model because it is based on energy conservation. The presence of heavier states such as those that exist when sterile neutrinos are present, will allow us to constrain these sterile neutrinos. Specifically, we analyze in KATRIN evidence of one and two sterile neutrinos and also of large extra dimensions / Doutorado / Física / Doutor em Ciências

Neste projeto realizamos um estudo sobre as fórmulas de probabilidades de oscilação de neutrinos na matéria em duas e três gerações. Estudamos extensivamente a fenomenologia e os experimentos de oscilação de neutrinos. Além de rever todas as expressões analíticas para as soluções exatas e aproximadas conhecidas na literatura para as probabilidades de conversão, também desenvolvemos soluções novas. Mostramos que os mesmos potenciais que possuem solução exata em duas gerações, também possuem em três. Com o formalismo proposto nesta dissertação para resolução da equação de evolução dos neutrinos na matéria, fica descartada a existência de outros potenciais, que não os aqui discutidos, com solução analítica em termos de funções que são obtidas como casos especiais ou limites da função hipergeométrica generalizada. / In this project we realized a study about the formulas of neutrino oscillation probabilities in matter in two and three generations. We studied the neutrino oscillation phenomenology and its experiments. We reviewed all the analytic expressions to the exact and aproximate solutions known at the literature to the conversion probabilities, as well as we have developed new ones. We showed that the same potentials which have exact solutions in two generations, also have exact solutions in three generations. By using the proposed formalism in this dissertation to the resolution of the evolution equation of neutrinos in matter, we ruled out the existence of other potentials not discussed here that have exact solution in terms of the special functions that are special cases or limits of the generalized hypergeometric function.

Orientador: Prof. Dr. Célio Adrega de Moura Junior / Dissertação (mestrado) - Universidade Federal do ABC, Programa de Pós-Graduação em Física, 2017. / Atualmente esta sendo desenvolvendo um experimento de oscilacao de neutrinos de longa linha de base, o Deep Undergound Neutrino Experiment (DUNE). O DUNE tem como objetivos mensurar fase de violacao CP, descrita pelo parametro CP e determinar a hierarquia de massa e o octante do angulo de mistura 23. Alem disso, o DUNE tambem investigara os neutrinos de supernovas, o decaimento do proton (que pode ser um indicio da unificacao das forcas) e fisica alem do modelo padrao. Neste trabalho, explora-se o potencial e a sensitividade do DUNE para determinar os valores dos parametros que mensuram interacoes de neutrinos nao descritas pelo Modelo Padrao das Particulas Elementares (MP), chamadas de interacoes nao-padrao (NSI). Investiga-se tambem como a distribuicao de materia ao longo da linha de propagacao de neutrinos influencia na determinacao dos parametros de NSI. Para tanto, descreve-se como sao as interacoes de neutrinos com a materia terrestre por interacoes padrao e nao-padrao. Apresentam-se as caracteristicas do DUNE e os dois modelos de densidade de materia para a linha do feixe que foram testados: a gReferencia Preliminar do Modelo da Terrah (PREM) e o modelo descrito por Shen e Ritzwoller (SR). Simula-se o espectro de energia no detector utilizando-se o software General Long Baseline Experiment Simulator (GLoBES). Obtem-se a sensitividade dos parametros de interesse utilizando um metodo de 2 e compara-se a sensitividade para os diferentes modelos de densidade de materia utilizando-se as areas das curvas de sensitividade do espaco de parametros e tambem as amplitudes dos parametros. Os resultados corroboram com a proposta do DUNE em medir os valores de CP e 23 com uma precisao maior que os experimentos atuais, assim como determinar a hierarquia das massas. Como uma nova contribuicao para a colaboracao DUNE, mostrou-se que a mudanca na distribuicao da densidade de materia da linha do feixe causa um desvio de no maximo 1,4 relativo na determinacao do intervalo de valores de CP . Para a determinacao dos intervalos de valores dos parametros de NSI, ha um desvio minimo de 1,4 relativo para a determinacao de "ee e um desvio maximo de 4 relativo na determinacao de |"e¿Ê|. Mostra-se ainda que o DUNE podera restringir os valores dos parametros de NSI para valores menores que 1 para os parametros "ee e " e valores menores que 0,1 para os demais parametros de NSI. / Currently it is being developed an experiment of long baseline neutrino oscillation, the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). DUNE aims to measure the CP violation phase, described by the parameter CP , determine the mass hierarchy, and the octant of the mixing angle 23. In addition, DUNE will also investigate supernova neutrinos, proton decay (which may be a signal of the unification of forces), and physics beyond the standard model. In this work, we explore the sensitivity of DUNE to determine the values of the parameters that measure neutrino interactions not described by the Standard Model of Elementary Particles (MP), the so called nonstandard interactions (NSI). We also investigate how the distribution of matter along the baseline of neutrino propagation influences the determination of NSI parameters. Therefore, standard and nonstandard neutrino interactions with Earth¿s matter is described. We present the features of DUNE and test two models of matter density along the beam line. These models are the "Preliminary Reference Earth Model" (PREM) and the model described by Shen and Ritzwoller (SR). The energy spectrum is simulated in the detector using the General Long Baseline Experiment Simulator (GLoBES) software. The sensitivity of the parameters of interest are obtained using a method of 2 and the sensitivities for the different matter density models are compared using the allowed regions in the parameter space. The results corroborate with DUNE proposal to measure the values of CP and 23 with greater accuracy than current experiments and determine the mass hierarchy. As a new contribution to the DUNE collaboration, we show that the change in the density distribution of the beam line causes a deviation of at most 1.4 relative in determining the range of values of CP . For determination of the ranges of values of the NSI parameters, there is a minimum deviation of 1.4 relative for the determination of "ee and a maximum deviation of 4 relative in determining |"eì|. We also show that DUNE may restrict the values of the NSI parameters to values less than 1 for the parameters "ee and " , and values less than 0.1 for the other NSI parameters.

Neste projeto realizamos um estudo sobre as fórmulas de probabilidades de oscilação de neutrinos na matéria em duas e três gerações. Estudamos extensivamente a fenomenologia e os experimentos de oscilação de neutrinos. Além de rever todas as expressões analíticas para as soluções exatas e aproximadas conhecidas na literatura para as probabilidades de conversão, também desenvolvemos soluções novas. Mostramos que os mesmos potenciais que possuem solução exata em duas gerações, também possuem em três. Com o formalismo proposto nesta dissertação para resolução da equação de evolução dos neutrinos na matéria, fica descartada a existência de outros potenciais, que não os aqui discutidos, com solução analítica em termos de funções que são obtidas como casos especiais ou limites da função hipergeométrica generalizada. / In this project we realized a study about the formulas of neutrino oscillation probabilities in matter in two and three generations. We studied the neutrino oscillation phenomenology and its experiments. We reviewed all the analytic expressions to the exact and aproximate solutions known at the literature to the conversion probabilities, as well as we have developed new ones. We showed that the same potentials which have exact solutions in two generations, also have exact solutions in three generations. By using the proposed formalism in this dissertation to the resolution of the evolution equation of neutrinos in matter, we ruled out the existence of other potentials not discussed here that have exact solution in terms of the special functions that are special cases or limits of the generalized hypergeometric function.

Orientador: Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-24T07:13:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Costa_RafaelNobertoAlmeidada_M.pdf: 2184656 bytes, checksum: 96104bbac452f3b0ec1bab401b55bf0a (MD5) Previous issue date: 2014 / Resumo: Apresentamos neste trabalho um review descrevendo a oscilações de neutrinos quando é levado em conta a violação da simetria de carga paridade (CP). Por conta disso abordaremos a origem da violação de CP no Modelo Padrão das Partículas Elementares, desde a sua descoberta no sistema dos mésons káons neutros (K°) ,até a sua inclusão dentro do Modelo Padrão, a qual foi desenvolvida por Kobayashi e Maskawa. Depois de entendermos a violação de CP passamos a tratar das oscilações de neutrinos e como esta violação é incluída no modelo. Abordamos o modelo utilizando os dados mais recentes dos parâmetros para as oscilações de neutrinos, incluindo a recente medição do ângulo de mistura ?13. Utilizando estes dados e os resultados obtidos a partir do modelo de oscilações de neutrinos inferimos um limite para a fase de violação de CP, dado por nós como sendo ?CP= 19 ^{+19°}_{-9°} com 1? de C.L. / Abstract: In this work was make a review describing the neutrino oscillations when is taken in account the charge parity symmetry violation (CP). Because of that we will approach the origin of CP violation in Standard Model of Elementary Particles, since its discovery in the neutral kaons meson system (K°), until its inclusion within the Standard Model, made by Kobayashi and Maskawa. After we understand the CP violation we treat the neutrino oscillations and how this violation is included in the model. We approach the model using the most recent data of the parameters from neutrino oscillations, including the recent data measured to the mixing angle ?13. Utilizing this data, and the data obtained from the model of neutrino oscillation, we infer a limit to the CP violation phase, given by us as being ?CP= 19^{+19°}_{-9°} with 1? of C.L. / Mestrado / Física / Mestre em Física

Orientador: Marcelo Moraes Guzzo / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-09T11:03:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Valdiviesso_GustavodoAmaral_M.pdf: 1768172 bytes, checksum: d1861e9e1805a2a55abc030dde4bf22b (MD5) Previous issue date: 2004 / Resumo: O objetivo deste trabalho é produzir um texto didático que sirva como base para alunos de física, ao ingressarem na área da fenomenologia de neutrinos. Introduz-se o modelo de mistura de neutrinos no vácuo, baseado no conceito de superposição de estados. Mostra-se que esta hipótese leva ao fenômeno da oscilação de sabor, o qual se propõe ser uma solução para o problema do neutrino solar. Mostra-se que a oscilação que ocorre no vácuo entre o Sol e a Terra não pode explicar os dados experimentais, sendo necessária a inclusão dos efeitos da matéria solar. O meio solar leva a uma alteração nas previsões devido a efeitos de ressonância. O conjunto de fenômenos que ocorrem devido a presença e à distribuição do meio solar, chamado efeito MSW, leva à verdadeira solução do problema do neutrino solar. Faz-se um ajuste simples no modelo, encontrando o melhor ajuste aos dados de SuperKamiokande. Com o modelo ajustado, mostra-se a concordância com os dados de Homestake / Abstract: The subject of this work is to produce a didactic text that can be used by physics students as a basis when incoming on the neutrinos phenomenology area. We introduce the neutrinos mixing model in vacuum, based on the concept of state superposition. We show that this hypothesis leads to avor oscillation phenomenon, the one is proposed to be a solution to the solar neutrino problem. We show that vacuum oscillations between the Sun and the Earth cannot explain the experimental data, making necessary the inclusion of solar matter effects. The solar medium leads to modifications on the predictions because of resonance effects. The set of phenomenon that takes place due to the presence and to the distribution of solar medium, called MSW effect, leads to the real solution of the solar neutrino problem. We make a simple fit on the models parameters, finding the best fit to de SuperKamiokande data set. With the model fitted, we show that it agrees with Homestake data / Mestrado / Teoria Geral das Particulas e Campos / Mestre em Física

Nesta tese, realizamos dois tipos de estudos fenomenológicos através de uma análise detalhada de alguns experimentos terrestres atuais e futuros. No primeiro, estudamos dois mecanismos exóticos de conversão de sabor: descoerência quântica e interações não padrão do neutrino com a matéria. Para descoerência, vinculamos o parâmetro de descoerência bem como testamos como distinguir a solução de descoerência pura do mecanismo padrão de oscilação no contexto de duas gerações. No caso das interações não padrão, assumimos que esta é subdominante frente ao mecanismo de oscilação padrão, e encontramos os possíveis limites que poderão ser obtidos para essas interações utilizando uma fábrica de neutrinos futura. No segundo tipo de estudo, determinamos os parâmetros de oscilação solares pela análise combinada dos dados dos neutrinos solares e de KamLAND, e estimamos a precisão nos parâmetros de mistura atmosféricos que poderá ser atingida pelos experimentos de LongBaseLine futuros MINOS, ICARUS e OPERA. Por fim, investigamos a possibilidade dos experimentos futuros do duplo decaimento sem neutrinos de determinar os parâmetros de não oscilação. / In this thesis, we have done two kind of phenomenological studies through a detailed analysis of present and future terrestrial experiments. In the first study, we analyze two exotic mechanisms of flavour conversion: quantum decoherence and non-standard neutrino-matter interactions. In the case of decoherence, we impose constraints on the decoherence parameter and test how to distinguish between the pure decoherence solution and the standard neutrino ascillation mechanism in the contexto f two neutrino generations. For non-standard interactions, assuming it as a sub-leading process compared to the standard oscillation, we find the possible limits that can be achieved on the strength of these interactions using a future neutrino factory. In the second part of the study, we determine the solar oscillation parameters using a combined analysis of solar neutrino and KamLAND data, and estimate the precision on the atmospheric mixing parameters by that can be accomplished by the LongBaseline experiments MINOS, ICARUS and OPERA. Finally, we investigate the capability of future neutrinoless Double beta decay experiments to determine the non-oscillation parameters.

Orientador: Pedro Cunha de Holanda / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-16T08:47:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MedinaJaime_Miguel_M.pdf: 2665434 bytes, checksum: ff126a38e30aec81b803a8fdcddcbc96 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: Neste trabalho apresentamos um estudo de alguns problemas que ainda não forem esclarecidos na física de neutrinos do modelo padrão (MP) e encaminhamos eles na direção de física nova. Para esse fim, estuda-se uma classe de extensões de Gauge quirais do MP com simetria SU(3)C x SU(3)L x U(1)X (modelos 331), onde estudamos a interação eletrofraca dos neutrinos com a matéria via correntes carregadas e neutras (CC e CN) através dos bósons Gauge do modelo para processos de espalhamento elástico coerente. Finalmente, encontramos vínculos entre as contribuições não padrão no modelo 331 com as interações não padrão (INP) em experimentos de seção de choque, onde encontramos que o modelo 331 apresenta INP diagonais universais da ordem e a M2 W,Z / M2 X <~ O(10-3). Mostramos que o valor esperado no vácuo (VEV) para o tão procurado bóson de Higgs neste modelo tem que ser ?2 <~174.105GeV e os VEV V > 1.3TeV e 142 GeV < ?1 < 201GeV. Os novos bósons do modelo deverão ter massas maiores a 610 GeV / Abstract: We present a study of some problems that are not yet clarified in Standard Model (SM) neutrino physics and guide them in the direction of new physics. To this aim, we study a class of extensions of the SM Gauge chiral symmetry SU(3)CSU(3)LU(1)X (331 model), where we study the electroweak interaction of neutrinos with matter via charged and neutral current (CC and NC) by the gauge bosons of the model for coherent elastic scattering process. We finally found connections between the non-standard contributions on 331 with non-standard interactions (NSI) in cross section experiments, where we find that the model 331 has diagonal universal NSI of order e a M2 W,Z / M2 X <~ O(10-3) . We show that the expected value in vacuum (VEV) for the quite searched Higgs boson in this model has to be ?2 <~174.105 GeV and the VEV V > 1.3TeV and 142 GeV < ?1 < 201 GeV. The new bosons of the model must have masses greater than 610 GeV / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física