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Tipo: Dissertação
Título: Neutrinos massivos e mecanismo de geração de massa em uma extensão abeliana do modelo padrão
Autor(es): Nogueira, Higo Barros
Orientador: Costa Filho, Raimundo Nogueira
Coorientador: Furtado Neto, Job Saraiva
Palavras-chave: Interações eletrofracas;Massa de neutrinos;Oscilações de neutrinos;Mecanismo Seesaw
Data do documento: 2023
Citação: NOGUEIRA, H. B. Neutrinos massivos e mecanismo de geração de massa em uma extensão abeliana do modelo padrão. 2023. 89 f. Dissertação (Mestrado em Física) – Centro de Ciências, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2023.
Resumo: A oscilação de neutrinos é um fenômeno quântico onde essas partículas alternam entre seus diferentes estados de sabor: νe, νµ, ντ . Essas oscilações, como já se sabe via experimento, são causadas pela existência de estados massivos de neutrinos. Ao contrário do que ocorre com a mistura e oscilações de outras partículas, a oscilação de neutrinos mostra uma escala de massa consideravelmente pequena. No Modelo Padrão da Física de Partículas (MP), o neutrino é uma partícula sem carga elétrica, sem carga de cor e sem massa, interagindo apenas fracamente. Com a descoberta das oscilações e, consequentemente, dos estados massivos dos neutrinos, surgiu a necessidade de se postular mecanismos de geração de massa além do Mecanismo de Higgs, que é o mecanismo responsável pela massa das partículas do MP. Um desses mecanismos, o Mecanismo Seesaw tipo 1, postula que um termo de massa para os neutrinos pode ser gerado pela troca de léptons pesados virtuais entre as partículas envolvidas (os doubletos de Higgs e de léptons do MP). Este trabalho apresenta uma breve revisão sobre a história dos neutrinos, comentando os principais resultados experimentais até a descoberta do neutrino do Tau, ντ . Em seguida há uma exposição da teoria de campos livres de spins 0, 1/2 , e 1. Então tratamos das interações mais relevantes para o nosso caso: a teoria eletrofraca para léptons e o mecanismo de quebra de simetria de Higgs. Isto feito, iniciamos a teoria de neutrinos massivos com especial atenção a mistura e oscilações no vácuo. Faremos um estudo de Lagrangianas para termos de massa nos casos de neutrinos de Dirac e Majorana. A seguir, escreveremos sobre o mecanismo seesaw tipo 1, onde escrevemos a Lagrangiana Efetiva de Weinberg e diagonalizamos a matriz seesaw. Para finalizar o texto, sera elaborado um capítulo onde abordaremos um mecanismo de geração de massa para neutrinos no cenário de uma extensão abeliana do MP. Essa extensão leva ao MP novos campos e um novo conjunto de cargas. Mostraremos que é possível construir nesse cenário um operador efetivo que, pós quebra de simetria, gere termos de massa de Dirac para os neutrinos.
Abstract: Neutrino oscillation is a quantum phenomenon where these particles alternate between their flavor states: νe,νµ,ντ. These oscillations, as is known by experiment, are caused by the existence of massive neutrino states. In the Standard Model of Particle Physics (SM), the neutrino is a particle with no electric charge, no color charge and no mass, interacting only weakly. With the discovery of oscillations and, consequently, of the massive states of neutrinos, there was a need to postulate mechanisms of mass generation beyond the Higgs Mechanism, which is the standard mechanism in the SM. The type 1 seesaw mechanism postulates that a mass term for neutrinos can be generated by the exchange of virtual heavy leptons between the parties involved (the Higgs and leptons doublets). This work presents a brief review of the history of neutrinos, commenting on the main experimental results up to the discovery of the Tau neutrino, ντ. Then there is an exposition of the theory of free fields of spins 0, 1/2 , and 1. Then we write about the most relevant interactions for our case: the electroweak theory for leptons and the mechanism of Higgs. Once this is done, we begin the theory of massive neutrinos with special attention to mixing and oscillations in the vacuum. We will do a study of two types of mass terms for neutrinos: the Dirac case and the Majorana case. Next, we will write about the type 1 seesaw mechanism, where we write the Weinberg Effective Lagrangian and diagonalize the seesaw matrix. On the final chapter we will approach a mechanism of mass generation for neutrinos in the scenario of an abelian extension of the SM. These extensions bring new fields and a new set of charges to the SM. In this scenario we will show that we can construct an effective operator that, after symmetry breaking, generates Dirac mass terms for neutrinos.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/71581
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