Orientador: Orlando Luis Goulart Peres

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb Wataghin

Resumo: O fenômeno de oscilação de neutrinos, já experimentalmente observado, só pode ser explicado se a massa dos neutrinos for diferente de zero. No entanto, até pouco tempo atrás, acreditava-se que neutrinos não tivessem massa. O Modelo Padrão das partículas elementares ainda não é capaz de...

Resumo: O fenômeno de oscilação de neutrinos, já experimentalmente observado, só pode ser explicado se a massa dos neutrinos for diferente de zero. No entanto, até pouco tempo atrás, acreditava-se que neutrinos não tivessem massa. O Modelo Padrão das partículas elementares ainda não é capaz de descrever a natureza massiva dos neutrinos, de forma que as matrizes de mistura para léptons (entre autoestados de gauge e autoestados de massa), análogas às matrizes de mistura de quarks, ainda não podem ser encontradas. Através de uma pequena extensão do Modelo Padrão, é possível descrever uma física que leva em conta essas massas e que, portanto, nos fornece essas matrizes de mistura. Essa extensão trata-se de nada mais que o acréscimo de uma nova partícula ao modelo, um lépton neutro que não interage por força fraca. Essa partícula é chamada de neutrino estéril. Portanto, acrescentando um ou mais neutrinos estéreis ao Modelo Padrão posso obter a matriz de mistura para léptons e, consequentemente, contar o número de parâmetros físicos que ela possui. O interesse em contar esses parâmetros reside no fato de que encontrar o número de fases complexas presentes na matriz de mistura é equivalente a encontrar o número de fases de violação de simetria conjugação de carga e paridade (CP) para léptons. Em 1967, o físico russo Andrei Sakharov propôs uma forma de explicar a assimetria bariônica (matéria-antimatéria) partindo de um estado simétrico. Para isso, algumas condições precisariam ser respeitadas pela física do universo. Uma dessas condições é que exista na natureza uma fonte de violação CP. Procurar essa violação em léptons foi o objetivo deste trabalho. Assim, foi possível obter a matriz de mistura para léptons estendendo o modelo padrão pela adição de um neutrino estéril e levando em conta o caso geral de n famílias de léptons. Uma vez tendo encontrado a matriz de mistura, fizemos a contagem dos parâmetros. Além abranger os cálculos usados para encontrar o número de fases complexas damatriz, a dissertação apresenta uma breve introdução à teoria quântica de campos, a simetrias discretas e ao mecanismo de quebra espontânea de simetria, conceitos necessários para o entendimento do trabalho realizado

Abstract: The neutrino oscillation phenomenum, already experimentally observed, can only be explained if neutrino masses are different from zero. However, till recently, it was believed that neutrinos were massless. The Standard Model of elementary particles is yet not able to describe the massive...

Abstract: The neutrino oscillation phenomenum, already experimentally observed, can only be explained if neutrino masses are different from zero. However, till recently, it was believed that neutrinos were massless. The Standard Model of elementary particles is yet not able to describe the massive nature of neutrinos, such that the lepton mixing matrix (between gauge eigenstates and mass eigenstates), analogous to the quark mixing matrix, can still not be found. Through a small extension of the Standard Model, it is possible to describe physics that take into account these masses and, therefore, provides us with these mixing matrices. This extension is nothing but the addition of a new particle, a neutral lepton that does not interact through weak force. This particle is called sterile neutrino. So, by adding one or more sterile neutrinos to the Standard Model, I can get the lepton mixing matrix and consequently count the number of physical parameters that it presents. The interest in counting these parameters resides in the fact that finding the number of complex phases in the mixing matrix is equivalent to finding the number of charge conjugation-parity (CP) violation for leptons. In 1967, the Russian physicist Andrei Sakharov proposed a way to explain the baryonic asymmetry (matter-antimatter) beginning with a symmetric state. For that to work some conditions needed to be respected by the universe physics. One of them is that there must exist in nature a source of CP violation. Looking for that source as the leptonic sector of the particle physics was the goal of this project. And finally it was possible to get the lepton mixing matrix extending the standard model by the addition of one sterile neutrino and taking into account the general case of n lepton families. Once we got the mixing matrix, we counted the physical parameters. Besides presenting all the calculation used for finding the number of complex phases in the matrix, this thesis presents a brief introduction to quantum field theory, discrete symmetries and the spontaneous symmetry breaking mechanism, all of these concepts being necessary for the understanding of the work accomplished