Métodos analíticos para a formulação da oscilação de neutrinos
Carlos Javier Gomez Fuentes
DISSERTAÇÃO
Português
T/UNICAMP G586m
[Analytical methods for the formulation of the neutrino oscillation]
Campinas, SP : [s.n.], 2024.
1 recurso online (171 p.) : il., digital, arquivo PDF.
Orientador: Orlando Luis Goulart Peres
Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP), Instituto de Física Gleb Wataghin
Resumo: Descrever a evolução de um neutrino através do método tradicional de diagonalização do hamiltoniano, para o caso genérico de três neutrinos com efeito de matéria, não tem simples interpretação dos autovetores. Portanto, obter a probabilidade de oscilação é um problema desafiador, pois...
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Resumo: Descrever a evolução de um neutrino através do método tradicional de diagonalização do hamiltoniano, para o caso genérico de três neutrinos com efeito de matéria, não tem simples interpretação dos autovetores. Portanto, obter a probabilidade de oscilação é um problema desafiador, pois encontrar uma fórmula analítica para a probabilidade de oscilação de neutrinos nem sempre é simples ou o resultado nem sempre tem uma forma funcional intuitiva que reflita a física subjacente do fenômeno que está ocorrendo. Uma primeira alternativa é resolver numericamente as equações de oscilação de neutrinos. No entanto, essa maneira não fornece muitas informações físicas sobre o fenômeno em questão, limitando-se apenas a resolver numericamente uma equação diferencial. Por outro lado, quando é possível obter fórmulas analíticas, \textit{e.g.}, como no caso de um neutrino que se propaga num meio com densidade constante, o método tradicional de diagonalização do hamiltoniano leva a equações que, embora ''simples'', não têm uma forma funcional intuitiva, o que dificulta a compreensão da física por trás delas. A alternativa que queremos propor é abordar o problema por meio da teoria de perturbação, estendendo um resultado analítico conhecido na literatura. Esse prévio resultado analítico emprega uma expansão perturbativa e fornece uma fórmula analítica simples, prática, intuitiva e confiável (dentro dos limites de validade do método) para a probabilidade de oscilação de um neutrino (no caso de três sabores) que se propaga em um meio de densidade constante. Nosso trabalho estuda principalmente a aplicabilidade desse formalismo a mais de um meio, \textit{i.e.}, utilizando como perfil da densidade a aproximação em formato de castelo (do inglês, \textit{castle wall density profile}). Como resultado original desta pesquisa, apresentamos fórmulas inéditas para calcular a probabilidade de oscilação na abordagem da teoria da perturbação, usando os mesmos parâmetros de expansão que Asano e Minakata, no caso dos multi-meios
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Abstract: Describing the evolution of a neutrino through the traditional method of diagonalization of the hamiltonian, for the generic case of three neutrinos with matter effect, doesn't have a simple interpretation of the eigenvectors. Therefore, obtaining the oscillation probability is a...
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Abstract: Describing the evolution of a neutrino through the traditional method of diagonalization of the hamiltonian, for the generic case of three neutrinos with matter effect, doesn't have a simple interpretation of the eigenvectors. Therefore, obtaining the oscillation probability is a challenging problem, since finding an analytical formula for the neutrino oscillation probability is not always simple or the result does not always have an intuitive functional form that reflects the underlying physics of the phenomenon that is occurring. A first alternative is to solve numerically the equations of neutrino oscillation. However, this way does not provide much physical information about the phenomenon in question, being limited only to solve numerically a differential equation. On the other hand, when it is possible to obtain analytical formulas, \textit{e.g.}, in the case of a neutrino propagating in a medium with constant density, the traditional method of diagonalization of the hamiltonian leads to equations that, although ''simple'', lack an intuitive functional form, which makes it difficult to understand the physics behind them. The alternative we want to propose is to approach the problem by means of the perturbation theory, extending an analytical result known from the literature. This previous analytical result employs a perturbative expansion and provides a simple, practical, intuitive and reliable (within the validity limits of the method) analytical formula for the oscillation probability of a neutrino (in the case of three flavors) propagating in a medium of constant density. Our work mainly studies the applicability of this formalism to more than one medium, \textit{i.e.}, using the castle wall density profile as the density profile. As an original result of this research, we present unpublished formulas for calculating the oscillation probability in the perturbation theory approach, using the same expansion parameters as Asano and Minakata, for the multi-medium case
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Carlos Javier Gomez Fuentes
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