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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Vínculos a extensões do modelo padrão das partículas elementares
Title Alternative: Constraints to extensions of the standard model of particle physics
Author: Jurkovich, Heitor do Amaral, 1990-
Advisor: Guzzo, Marcelo Moraes, 1963-
Abstract: Resumo: Buscando pensar novos modelos que possam melhor explicar a estrutura do universo em sua escala mais fundamental, um estudo detalhado de algumas extensões do Modelo Padrão das Partículas Elementares (SM) é feito nesta tese. Primeiro, é feita uma revisão das ferramentas básicas da teoria quântica de campos. A seguir, um simples diagrama de Feynman é aplicado para estudar possíveis restrições a uma partícula do tipo áxion. Após tais restrições, extensões fenomenológicas do SM que possuem uma Violação da Simetria de Lorentz(LIV) são revisadas e suas consequências na propagação de neutrinos e experimentos de long baseline e resultados são obtidos. Primeiramente, vínculos a esses modelos são encontrados usando três configurações de feixes diferentes para o experimento DUNE e um operador LIV de dimensão 4. Como resultado, encontramos que todos os feixes propostos colocam vínculos da mesma ordem de grandeza do parâmetro $\gamma$ que caracteriza LIV: $\gamma \sim 10^{-24}$. Além disso, um estudo dos efeitos de operadores LIV de dimensão 4, 5 e 6 em DUNE e T2K é feito, colocando os seguintes vínculos a esses operadores: $|\gamma^{(4)}| = 8 \times 10^{-24}, |\gamma^{(5)}| = 6.7 \times 10^{-34}, |\gamma^{(6)}| = 1.2 \times 10^{-44}$ para o DUNE e $|\gamma^{(4)}| = 4.1 \times 10^{-21}, |\gamma^{(5)}| = 4.6 \times 10^{-31}, |\gamma^{(6)}| = 3.7 \times 10^{-41}$ para o T2K. Também é mostrado como o operador LIV de $d=4$ poderia mascarar o ordenamento de massa dos neutrinos. No final, são obtidos mapas entre os operadores \textit{Nonstandard Interactions} (NSI) e extensões do SM, em particular para o modelo $SU(5)$ e o modelo $ SU(3)_ {C} \otimes SU(3)_{L} \otimes U(1) $. Mostra-se que os vínculos de experimentos de \textit{long baseline} (DUNE em particular) para NSI são fracos para restringir as teorias de grande unificação, assim como outras extensões. Encontramos: $M_{Y} \geq 0.5~TeV$ e $M_{V_{0}} \geq 11~eV$, onde $M_{Y}$ é um bóson intermediário do modelo $SU(5)$ e $M_{V_{0}}$ é um bóson intermediário do modelo $ SU(3)_ {C} \otimes SU(3)_{L} \otimes U(1) $. Como conclusão, descobrimos alguns vínculos para teorias LIV melhores do que a literatura atual tem apresentado, e que são muito úteis para vincular modelos que preveem violação da mesma. Além disso, obtemos vínculos para teorias de grande unificação e outras extensões utilizando parâmetros NSI, porém os mesmos não se mostraram melhores que os vínculos existentes na literatura

Abstract: In order to better understand the basic structure of our universe, we seek for models beyond the Standard Model of Particle Physics (SM). A detailed study of some extensions of the SM is done in this thesis. First, a review of basic quantum field theory tools is done. Then, a simple Feynman diagram is applied to study possible constraints to an Axion particle. Moreover, phenomenological extensions of the SM that posses a Lorentz Invariance Violation (LIV) are revised and their consequences into neutrino propagation and long baseline neutrino experiments are obtained. First, constraints to these models are found using three different beam configurations for DUNE and a LIV operator of dimension 4, we find the following constraint to the $\gamma$ parameter that characterizes LIV: $|\gamma| \sim 10^{-24}$. Moreover, a study of the effects of LIV operators of dimension 4, 5 and 6 in DUNE and T2K is done, putting the following constraints to these operators: $|\gamma^{(4)}| = 8 \times 10^{-24}, |\gamma^{(5)}| = 6.7 \times 10^{-34}, |\gamma^{(6)}| = 1.2 \times 10^{-44}$ for DUNE and $|\gamma^{(4)}| = 4.1 \times 10^{-21}, |\gamma^{(5)}| = 4.6 \times 10^{-31}, |\gamma^{(6)}| = 3.7 \times 10^{-41}$ for T2K. Also, we show how the dimension $d=4$ operator could mask neutrino mass ordering. In the end, a map between Nonstandard Interactions (NSI) operators and extensions of the SM is done, in particular for $SU(5)$ model and $SU(3)_{C} \otimes SU(3)_{L} \otimes U(1)$ model. It is shown that long baseline neutrino experiments constraints (DUNE in particular) to NSI are weak to constrain grand unified theories and some extensions of the SM, we find: $M_{Y} \geq 0.5~TeV$ and $M_{V_{0}} \geq 11~eV$, where $M_{Y}$ is a gauge boson of $SU(5)$ and $M_{V_{0}}$ is a gauge boson of $SU(3)_{C} \otimes SU(3)_{L} \otimes U(1)$. In conclusion, we discovered constraints to LIV parameters that are better than the current literature and that are useful in constraining models that predict this violation. Moreover, we obtain constraints to grand unified theories and extensions of the SM using NSI parameters although these constraints are no better than the current literature constraints
Subject: Teoria quântica de campos
Violação de CP (Física nuclear)
Teorias da grande unificação (Física nuclear)
Interações de neutrinos
Oscilações de neutrinos
Language: Português
Editor: [s.n.]
Citation: JURKOVICH, Heitor do Amaral. Vínculos a extensões do modelo padrão das partículas elementares. 2018. 1 recurso online (90 p.). Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin, Campinas, SP. Disponível em: <http://www.repositorio.unicamp.br/handle/REPOSIP/333305>. Acesso em: 12 jun. 2019.
Date Issue: 2018
Appears in Collections:IFGW - Tese e Dissertação

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