The failure of the Standard Model of particle physics to predict neutrino masses invites us to amend it. We have no reason to believe that the interactions currently described by the gauge group are the whole picture, nor should we expect that the number of fermions hitherto observed is correct. In this thesis, we explore two amendments to the Standard Model, and examine whether either of these is consistent with measured data. Firstly, we consider the sterile neutrino, which has no interactions described by the Standard Model. We examine the effect of this new fermion on the neutrino oscillation probabilities and present what could be a detectable signal in the TeV energy range. Secondly, we consider interactions beyond the Standard Model, possibly stemming from a higher-order theory. We show how the parameters of these Non-Standard Interactions (NSI) can modify the oscillation probabilities and within which energy range we expect to discern this signal. We use data from and simulate event counts in two Cherenkov detectors: IceCube and DeepCore. Moreover, we generate data and simulate a proposed upgrade of the DeepCore detector: PINGU. Using IceCube track events, we obtain best-fit values ∆m^2_41 = 0.01eV^2 and θ_24 = 0.67 for our sterile neutrino hypothesis at a p-value of 20%, which is not statistically significant. Hence, we found no evidence of a sterile neutrino in IceCube data. Moreover, we were unable to distinguish a signal from θ_34 in our IceCube simulation. We obtain stringent bounds on the NSI parameters and compare those to previous results in literature. We show that PINGU is expected to narrow the bound further on ε_μτ , especially by considering a joint analysis with IceCube and DeepCore. Finally, we see that an anti-correlation between ε_eμ and ε_eτ at probability level was propagated down to event level, which we expect to be observable by PINGU. / Misslyckandet med partikelfysikens så kallade standardmodell att förutsäga neutrinomassor uppmanar oss att förbättra den. Vi har ingen anledning att tro att de interaktioner som för närvarande beskrivs av standardmodellens symmetrigrupp fullständigt beskriver universum, och inte heller vi bör förvänta oss att antalet fermioner som hittils observerats är korrekt.I detta examensarbete undersöker vi två förlängningar av standardmodellen och undersöker om dessa är förenliga med uppmätta data.Först introducerar vi den sterila neutrinon, som inte har några interaktioner som beskrivs av standardmodellen. Vi undersöker effekten av dennanya fermion på neutrinoscillationssannolikheterna, och presentera vad som skulle vara en detekterbar signal i TeV-området.Vidare introducerar vi en ny interaktion som vi kallar interaktioner utanför standardmodellen (NSI), som möjligen härrör från en högre ordningens teori.Vi visar hur NSI-parametrarna kan modifiera oscillationssannolikheterna, och inom vilka energiområden vi förväntar oss att urskilja denna signal.Vi simulerar två Cherenkov-detektorer: IceCube och DeepCore. Dessutom presenterar vi resultat som vikan förvänta oss att se från en föreslagen detektor: PINGU. Genom att analysera spår från muoner i IceCube erhåller vi bästa anpassningsvärden ∆m^2_41 = 0.01eV^2 och θ_24 = 0.67 för vår sterila neutrinohypotes, medett p-värde på 20%, vilket inte är statistiskt signifikant. Därmed hittade vi inga bevis på en steril neutrino i IceCube-datat.Dessutom kunde vi inte urskilja en signal från θ_34 i vår IceCube-simulering.Vi uppmäter snäva gränser för NSI-parametrarna och jämför dem med tidigare resultat i litteraturen. Vi visar att PINGU förväntas minska gränsen ytterligarehos ε_μτ, särskilt ifall man utformar en gemensam analys med IceCube och DeepCore. Slutligen ser vi att en anti-korrelation mellanε_eμ och ε_eτ på sannolikhetsnivå spreds ner till händelsenivå, något som vi förväntar oss kan observeras av PINGU.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:UPSALLA1/oai:DiVA.org:kth-307106 |
| Date | January 2021 |
| Creators | Sjöborg, Martin |
| Publisher | KTH, Fysik |
| Source Sets | DiVA Archive at Upsalla University |
| Language | English |
| Detected Language | Swedish |
| Type | Student thesis, info:eu-repo/semantics/bachelorThesis, text |
| Format | application/pdf |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
| Relation | TRITA-SCI-GRU ; 2021:042 |
Page generated in 0.0015 seconds