Orientador: Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-19T13:26:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 TapiaHerrera_LuisCarlos1982-_M.pdf: 3198399 bytes, checksum: bd22a4c22f21d4db7bc8f29cda4bd521 (MD5) Previous issue date: 2011 / Resumo: Apresentamos neste trabalho um estudo da fenomenologias dos neutrinos, que inicia com um modelo além do Modelo Padrão, que gera massa e decaimento para os neutrinos. O modelo foi proposto por Gelmini e Roncadelli [3], no modelo é introducido um tripleto escalar que interage com o dubleto de Higgs a través de um potencial escalar. O tripleto interage também com os leptons da teoria a través de um potencial de Yukawa, é este potencial que conjuntamente com a quebra espontânea da simetria gera as massas e decaimentos para os neutrinos. O modelo foi descartado experimentalmente mas modelos mais gerais que estão baseados no modelo de Gelmini e Roncadelli, ainda podem ser testados experimentalmente. Como seguinte passo no nosso trabalho, estudamos os fluxos de neutrinos de Supernovas que aconteceram no passado do Universo e que chegam até à Terra. Estudamos os efeitos de oscilação na matéria, por causa de que o neutrino atravessa médios de densidades altas dentro da Supernova. Fizemos a comparação dos fluxos de neutrinos e antineutrinos eletrônicos, levando em conta dois casos com e sem oscilação. Encontramos que a oscilação faz com que o fluxo de neutrinos e antineutrinos seja menor, e mais quente para energias maiores a 10 MeV. Estudamos conjuntamente o decaimento e suas consequencias no fluxo de neutrinos de Supernova relíquia. Encontramos uma forte dependência com a hierarquia de massas dos neutrinos. Concluímos que se a hierarquia de massas é normal, o decaimento faz com que o fluxo de neutrinos e antineutrinos eletrônicos seja incrementado. Se a hierarquia é invertida encontramos que o fluxo dos dois tipos de neutrinos é suprimido. Fizemos também uma comparação dos fluxos obtidos neste trabalho, com valores de fluxos reportados na literatura. Finalmente estudamos o comportamento do número de eventos dos fluxos de neutrinos e antineutrinos eletrônicos, para distintos tempos de vida dos neutrinos / Abstract: Here we present a study of the phenomenology of neutrinos, which starts with a model beyond the Standard Model, which generates mass and decay to neutrinos. The model was proposed by Gelmini and Roncadelli cite Gelmini: 1981, the model needs a triplet that interacts with the scaling doublet Higgs through different potential climb. The triplet also interacts with leptons theory through different potential of Yukawa, is this potential which, together with spontaneous symmetry breaking generates the masses and decays to neutrinos. The model was experimentally ruled out but more general models that are based on the model of Gelmini and Roncadelli, can still be tested experimentally. As a next step in our work, we study the flow of neutrinos from supernovae that happened in the past of the universe and reach the Earth. We studied the effects of oscillations in matter, because of the neutrino cross mean high densities within the Supernova. We compared the flow of neutrinos and antineutrinos electronics, taking into consider two cases with and without oscillation. We have found that the oscillation causes the flux of neutrinos and antineutrinos is smaller and warmer to higher energies to 10 MeV We studied together and the decay and its consequences in the flow of neutrinos from supernova relic. We find a strong dependence on the hierarchy mass of neutrinos. We conclude that if the hierarchy is normal masses, the decay is that the flux of neutrinos and electronic antineutrinos is incremented. If the hierarchy is found that the reverse flow of the two types of neutrinos is deleted. We also a comparison of fluxes obtained in this work, with values of flows reported in the literature. Finally we study the behavior of the number of events flows of neutrinos and antineutrinos electronics, for different lifetimes of neutrinos / Mestrado / Física / Mestre em Física

Depuis la découverte du phénomène d'oscillation des neutrinos par l'expérience Super-Kamiokande et de l'effet de résonance MSW comme solution au déficit de neutrinos solaires, l'étude de la propagation des neutrinos et de leur conversion de saveur dans un contexte astrophysique est un domaine très actif. La présente thèse se focalise sur les phénomènes de conversion de saveur des neutrinos de supernova. Dans un premier travail, nous avons réalisé le premier calcul complet incluant l'onde de choc et l'auto-interaction des neutrinos pour estimer le flux du fond diffus de neutrinos de supernovae (DSNB) arrivant sur Terre. Ce flux de neutrinos provient de toutes les supernovae qui ont explosé dans l'Univers visible. En variant la valeur du troisième angle !13 de la matrice de mélange UMNSP, nos résultats numériques ont montré que l'onde de choc a un impact significatif sur le flux du DSNB. Nous avons par la même occasion proposé un modèle simplifié qui prend en compte les effets de l'onde de choc et qui pourrait être utilisé pour des calculs futurs de flux du DSNB. Le deuxième travail de cette thèse s'est concentré sur la première dérivation analytique exacte de l'Hamiltonien de matière en présence de l'auto-interaction des neutrinos. Nous avons souligné, pour le cas à deux saveurs, le rôle important tenu par la phase de Dirac !& apparaissant dans la base de matière et nous avons établi une condition sur les éléments de l'Hamiltonien de saveur pour le début des oscillations bipolaires. Dans le troisième travail, utilisant le formalisme des vecteurs polarisations, nous avons identifié une correspondance entre les phénomènes de "spectral split" et de résonance magnétique: les énergies pour lesquelles les critères de résonance magnétique sont remplis subissent une conversion de saveur à l'endroit où le "spectral split" a lieu. Une étude préliminaire du cas à trois saveurs nous indique que la correspondance entre le "spectral split" et la résonance magnétique est toujours présente.

O objetivo desta dissertação foi estudar os sinais que neutrinos provenientes de supernovas galáticas poderão produzir em detectores futuros, através de simulações de eventos observados na Terra por um detector Cherenkov pela reação de decaimento beta inverso. Por ser um local único em que neutrinos se encontram em condições de equilíbrio térmico, a física de neutrinos de supernova pode ser fonte de novo conhecimento na física de partículas elementares. Iniciamos o trabalho apresentando os aspectos mais importantes da física de neutrinos tal como é conhecida hoje, seguido de um estudo do papel do neutrino na explosão de uma supernova do tipo II e a influência das oscilações em futuras observações. As simulações foram feitas primeiramente considerando uma supernova de potencial estático, com a determinação de limites nos principais parâmetros que descrevem sua dinâmica. Utilizamos os casos de hierarquia normal e inversa e ângulos de mistura nos limites totalmente adiabático e não-adiabático. Posteriormente consideramos uma supernova de potencial dinâmico, a partir da qual estudamos o comportamento das probabilidades de transição e o perfil do espectro detectado nos mesmos casos anteriores. Com este potencial também foi possível observar o comportamento temporal do espectro e como este pode ser modificado com a hierarquia e ângulo de mistura. Mostramos que em uma futura detecção, o número de eventos e conseqüentemente sua variação com parâmetros de supernova não terão interferência considerável do efeito de onda de choque. Contudo, este pode causar distorções no espectro energético e temporal que poderão ter papel importante na determinação da hierarquia de massa e maior delimitação do ângulo de mistura. / The goal of this dissertation is to study the signals that supernova neutrinos could produce in future detectors, through simulations of events observed on Earth by a Cherenkov detector and inverse beta decay reaction. Since a supernova has been the only situation in which neutrinos are able to reach thermal equilibrium, the physics of supernova neutrinos can be source of a new knowledge in physics of elementary particles. We begin this work presenting the most important aspects of neutrino physics as known today, and then studying the role of neutrino in a type II supernova explosion and the oscillation influence in future observations. The simulations were initially performed considering a static potential, defining limits for the main parameters that describe its dynamics. We considered the cases of normal and inverse mass hierarchy and mixing angles within fully adiabatic and non-adiabatic limits. Later we used a supernova dynamic potential to study behavior of transitions probabilities and the profile of the spectrum detected in these previous cases. From this potential we also observed the temporal behavior of the spectrum and how it can be modified with the hierarchy and the mixing angle. We show that, in a future detection, the number of events and hence their variations with supernova parameters, will not suffer interference of the shock wave effect. However, this effect can cause distortions in the energy and time spectrum that could have an important role in determining the mass hierarchy and better constraints for the mixing angle.

O objetivo desta dissertação foi estudar os sinais que neutrinos provenientes de supernovas galáticas poderão produzir em detectores futuros, através de simulações de eventos observados na Terra por um detector Cherenkov pela reação de decaimento beta inverso. Por ser um local único em que neutrinos se encontram em condições de equilíbrio térmico, a física de neutrinos de supernova pode ser fonte de novo conhecimento na física de partículas elementares. Iniciamos o trabalho apresentando os aspectos mais importantes da física de neutrinos tal como é conhecida hoje, seguido de um estudo do papel do neutrino na explosão de uma supernova do tipo II e a influência das oscilações em futuras observações. As simulações foram feitas primeiramente considerando uma supernova de potencial estático, com a determinação de limites nos principais parâmetros que descrevem sua dinâmica. Utilizamos os casos de hierarquia normal e inversa e ângulos de mistura nos limites totalmente adiabático e não-adiabático. Posteriormente consideramos uma supernova de potencial dinâmico, a partir da qual estudamos o comportamento das probabilidades de transição e o perfil do espectro detectado nos mesmos casos anteriores. Com este potencial também foi possível observar o comportamento temporal do espectro e como este pode ser modificado com a hierarquia e ângulo de mistura. Mostramos que em uma futura detecção, o número de eventos e conseqüentemente sua variação com parâmetros de supernova não terão interferência considerável do efeito de onda de choque. Contudo, este pode causar distorções no espectro energético e temporal que poderão ter papel importante na determinação da hierarquia de massa e maior delimitação do ângulo de mistura. / The goal of this dissertation is to study the signals that supernova neutrinos could produce in future detectors, through simulations of events observed on Earth by a Cherenkov detector and inverse beta decay reaction. Since a supernova has been the only situation in which neutrinos are able to reach thermal equilibrium, the physics of supernova neutrinos can be source of a new knowledge in physics of elementary particles. We begin this work presenting the most important aspects of neutrino physics as known today, and then studying the role of neutrino in a type II supernova explosion and the oscillation influence in future observations. The simulations were initially performed considering a static potential, defining limits for the main parameters that describe its dynamics. We considered the cases of normal and inverse mass hierarchy and mixing angles within fully adiabatic and non-adiabatic limits. Later we used a supernova dynamic potential to study behavior of transitions probabilities and the profile of the spectrum detected in these previous cases. From this potential we also observed the temporal behavior of the spectrum and how it can be modified with the hierarchy and the mixing angle. We show that, in a future detection, the number of events and hence their variations with supernova parameters, will not suffer interference of the shock wave effect. However, this effect can cause distortions in the energy and time spectrum that could have an important role in determining the mass hierarchy and better constraints for the mixing angle.

Orientadores: Ernesto Kemp , Orlando Luis Goulart Peres / Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin / Made available in DSpace on 2018-08-15T13:43:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Miguez_BrunoSilvaRodriguez_M.pdf: 1981431 bytes, checksum: b136bcf1df6dec73fc94b57c7d498cf0 (MD5) Previous issue date: 2010 / Resumo: É predita a existência de um fluxo de neutrino difusos, gerado pela integração no tempo de todas as supernovas que ocorreram ao longo da evolução do universo e ponderado pelas taxas de formação estelar e de ocorrência de supernovas. As características espectrais destes neutrinos se diferenciam de neutrinos de supernovas recentes principalmente por dois motivos: a redução de seus fluxos e o desvio para energias menores causado pela expansão do universo. Logo, mesmo que o efeito gerado por uma supernova seja um pulso temporal de eventos, seu efeito acumulado gera um fluxo estacionário de neutrinos difusos em todo o universo. Estes neutrinos nunca foram observados antes. Apenas limites superiores para seu fluxo foi reportados pelas colaborações associadas a telescópios de neutrinos. Recentemente a Colaboração SNO fez uma análise dependente do modelo de supernova que estabeleceu experimentalmente 9.3x 101 vecm-2s-1 como o limite superior para o fluxo total de neutrinos eletrônicos difusos. Esta análise reduziu em cerca de 2 ordens de grandeza o limite experimental anterior estabelecido pela Colaboração LSD. Atualmente, os limites mais restritivos para o fluxo difuso de neutrinos não eletrônicos é de » 10 3 vcm-2s-1 e foram estabelecidos por estudos fenomenológicos, uma análise de dados feitas por cientistas externos a colaboração, de dados do Superkamiokande. No entanto, os melhores limites experimentais ainda são os da Colaboração LSD » 107 vcm-2s-l. Neste trabalho, extendemos a análise do SNO incluindo espalhamento elástico em elétrons via interações de corrente neutra para extrair informações do fluxo difuso de neutrinos não eletrônicos (vm , vt). Também foram feitas comparações como os outros limites atualmente aceitos / Abstract: There is a prediction of a diffuse neutrino flux yield from the lime integration of all supernova a1ready exploded in the past governed by stellar fomation and supemovae occurrence rates. The spectral characteristics of these neutrinos differ from those from recent supernovae mainly in two features: the reduction in their fluxes and their energy "red-shift" due the expansion of lhe universe. Thus, despite the fact that one single supernova is a transient state, their cumulative effect produces a steady flux of diffuse neutrinos everywhere in universe. These neutnnos have never been observed before. Only upper limits on their fluxes have been reported by lhe collaborations operating neutrino telescopes. Recently lhe SNO experiment have made an analysis where the total flux of diftuse electron neutrinos has an upper limit of 9.3 x 101 vecm-2s-1, depending on a specific supernova model. This analysis reduced by a factor 100 the anterior best limit, estabilished by LSD Collaborotion. At the present, the best limit for lhe diffuse flux of non-electron neutrinos is » 10³vcm-² s-¹, resulted from an fenomenological analysis of lhe Super-Kamiokande data. However, the best experimental limits are » 107 vcm-²s-¹, estabilished by LSD Collaboration. In this work we have extended lhe SNO analysis including lhe elastic scattering on electrons via neutral current interactions to extract intormation on diftuse flux of lhe non-electron neutrino flavours (i.e. muon and tauon neutrinos). We make a comparison among our results and others currently accepted. / Mestrado / Física das Particulas Elementares e Campos / Mestre em Física