We present results for the matrix elements relevant for proton decay in Grand Unified Theories (GUTs), using two methods. In the indirect method, we rely on an effective field theory description of proton decay, where we need to estimate two low energy constants. We then relate these low energy constants to the proton decay matrix elements using leading order chiral perturbation theory. In the direct method, we calculate the required matrix elements directly; this is computationally more expensive, but the calculation has no systematic error from the use of chiral perturbation theory. The calculations are performed with 2+1 flavors of domain wall fermions on lattices of size 163 × 32 and 243 × 64 with a fifth dimension of length 16. We work at fixed inverse lattice spacing, a−1 = 1.73(3) GeV, leading to physical volumes of (1.8 fm)3 and (2.7 fm)3 for the 163 × 32 and 243 × 64 lattices respectively. In the first four chapters we present the background theory. We start with a brief review of the standard model and the motivation for GUTs. We show that GUTs must lead to proton decay, and that the proton lifetime is an experimentally testable prediction which can be used to constrain GUT parameters, or rule out classes of GUT which predict a minimum lifetime shorter than the experimental minimum bound. We then review continuum and lattice QCD, including outlines of the lattice methods used to calculate the proton decay matrix elements. In the last three chapters we present the results and analysis. We calculate the nucleon and pion two–point correlation functions, and determine their ground state masses and amplitudes. These quantities will then be used to calculate the matrix elements using the indirect and direct methods outlined above. The matrix elements can then be combined with experimental bounds on the proton lifetime to bound parameters of individual GUTs.

SNO+ is a liquid scintillator experiment whose physics goals include measurements of solar neutrinos, reactor anti-neutrinos, geo neutrinos and double beta decay. During an initial water phase, it will also search for invisible modes of nucleon decay. This thesis investigates methods of improving the detector's sensitivity to the baryon and lepton violating processes of neutrinoless double beta decay and invisible nucleon decay. It does this through an improved scintillator model, allowing the sensitivity of the detector with different loading techniques to be evaluated, through a new background rejection technique, capable of increasing the active volume of the detector, and with the development of improved position fitters, achieving resolutions of approximately 10 cm in scintillator and 25 cm in water. The sensitivity of SNO+ to invisible modes of nucleon decay is explored, predicting, after one month of data, a limit of t > 1.38 x 10³⁰ years on the decay of neutrons and of t > 1.57 x 10³⁰ years on the decay of protons.

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.

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:26:41Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:26:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

Submitted by Claudinei Pracidelli (cpracide@ipen.br) on 2016-06-22T14:26:41Z No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2016-06-22T14:26:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / O 99mTc é o radionuclídeo mais utilizado em medicina nuclear. No Brasil os geradores de 99Mo/99mTc são produzidos exclusivamente pelo Centro de Radiofarmácia do IPEN-CNEN/SP, com 99Mo importado de diferentes fornecedores. O 99Mo (t1/2 = 66 h), por ser um produto de fissão do 235U, pode conter impurezas radionuclídicas prejudiciais à saúde humana. Dessa forma, para que o gerador seja utilizado de forma segura, é necessário que o 99Mo seja avaliado por ensaios de controle de qualidade e atenda à alguma especificação descrita em farmacopeia. A Farmacopeia Europeia (FE) apresenta monografia, com parâmetros (identificação, pureza radioquímica e pureza radionuclídica), métodos de análise, e limites, para avaliação da qualidade da solução de [99Mo] na forma de molibdato de sódio, que é utilizada como matéria-prima no preparo dos geradores de 99Mo/99mTc. No entanto, observa-se uma dificuldade na implementação e execução dos métodos por parte dos produtores de geradores, com pouca literatura sobre o assunto, provavelmente devido à falta de praticidade dos métodos propostos e à extensa lista de reagentes utilizados. Nesse trabalho foram avaliados vários parâmetros de qualidade do 99Mo descritos na monografia da FE. Foram estudados métodos de separação do 99Mo de suas impurezas radionuclídicas por extração em fase sólida (SPE) e por TLC. Após separação por SPE, foi proposta a quantificação de metais por ICP-OES para avaliar a porcentagem de retenção de Mo e a porcentagem de recuperação de Ru e Te e Sr em diversos tipos de cartuchos, em substituição ao uso de radiotraçadores. Observou-se que a marca de cartucho de SPE para separação do 99Mo recomendada pela FE apresentou baixa recuperação para Ru, quando comparado aos outros cartuchos de troca aniônica disponíveis no mercado. Amostras de 99Mo de diferentes fornecedores mundiais foram analisadas. Observou-se que é possível realizar a quantificação de 103Ru em amostras de 99Mo mesmo com tempos de decaimento acima de 4 semanas. Um método alternativo de separação do 99Mo do 131I por TLC apresentou resultados promissores. Não foi feita a quantificação das impurezas radionuclídicas emissoras beta e alfa. Todas as amostras analisadas apresentaram resultados dentro das especificações da FE para pureza radioquímica (>95%) e pureza radionuclídica. / Dissertação (Mestrado em Tecnologia Nuclear) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP