Tesis y Trabajos de Investigación PUCP
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Ítem Texto completo enlazado Heavy neutrino production and decay at DUNE Near Detector(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-08-13) Carbajal Vigo, Saneli Alcides; Gago Medina, Alberto MartínEn la presente tesis se estudia el potencial del DUNE Near Detector (DUNEND) para establecer límites a neutrinos pesados (HNL). Esto es realizado a través de un estudio de cómo los HNL afectan las tasas de producción y las distribuciones angulares de los neutrinos activos. Se demuestra que la producción de HNL en DUNE produce un déficit de eventos de corriente cargada (CC) en el Liquid Argon Time Proyection Chamber (LArTPC) de DUNEND y se utiliza esto para estimar la sensibilidad de DUNE a HNLs. Nuestro análisis revela que la sensibilidad depende fuertemente de las incertidumbres sistemáticas en las predicciones del flujo de neutrinos de DUNE. Asumiendo 10 años de operación (5 en modo neutrino y 5 en modo antineutrino) se obtienen los límites |Uμ4|2 < 9×10−3(4×10−2) y |Ue4|2 < 7×10−3(3×10−2) para masas por debajo de 10 MeV y una incertidumbre del 5%(20%) en la normalización de la predicción de los eventos de corriente cargada de neutrinos. Estos límites son mejores que aquellos que pueden ser alcanzados por las búsquedas directas en DUNE para masas por debajo de los 2(10) MeV. Para el caso de una incertidumbre conservadora del 20%, los límites obtenidos solo pueden mejorar los límites experimentales actuales en |Ue4|2 por un factor de 3 en una pequeña región alrededor de 5 eV y establecer límites en |Uμ4|2 en una región de masas libre de restricciones (40 eV - 1 MeV).Ítem Texto completo enlazado Testing new physics in long baseline neutrino oscillation experiments(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-01-10) Díaz Desposorio, Félix Napoleón; Gago Medina, Alberto MartínIn this thesis, we focus on analyzing the different ways in which new physics scenarios, such as Violation of the Equivalence Principle (VEP) and Quantum Decoherence, can manifest themselves in the context of the neutrino oscillation phenomenon. Within the framework of the DUNE experiment, we examine several effects of the VEP, such as the possibility of getting a misconstructed neutrino oscillation parameter region provoked by our ignorance of VEP in nature, as well as the impact on the DUNE sensitivity for CPV and mass hierarchy. Additionally, we set limits for the different textures of the gravitational matrix and the diverse scenarios of energy dependencies associated with the Lorentz Violation. On the other hand, we demonstrate that the quantum decoherence phenomenon applied to the neutrino system leads us to fascinating phenomenological scenarios. One of the scenarios analyzed, within the context of quantum decoherence, is the one that breaks the fundamental CPT symmetry. For the latter, we identify what textures that include certain nondiagonal elements of the decoherence matrix are necessary. In this line, we propose a way to measure the CPT violation in the DUNE experiment using the muon neutrino and antineutrino channels for different energy dependencies. Another intriguing effect of considering the neutrino as an open quantum system is the possibility of discovering the neutrino nature by measuring the Majorana phase at the DUNE experiment achieving a competitive precision. As a consequence of the latter, we find that the crucial measurement of the CP violation phase (δCP), planned to be performed at the DUNE experiment, can be spoiled by the introduction of the decoherence and the Majorana phases in nature. Thus, a signature of a non-null Majorana phase is a sizable distortion in the measurement of the Dirac CP violation phase δCP at DUNE when compared with T2HK measurement. Subsequently, via simulation, we measured the Majorana phase for values of ϕ1/π = ±0.5 and decoherence parameter Γ = 4.5(5.5) × 10−24GeV, reaching a precision of 23 (21) %. This precision is consistent with the corresponding to the Dirac CP phase at T2K experiment.Ítem Texto completo enlazado Revisión teórica de física no-estándar para su introducción en oscilaciones de neutrinos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2021-05-18) Pérez García, Alicia; Gago Medina, Alberto MartínEsta tesis contiene al Trabajo de Investigación para Bachillerato presentado en [1], donde se incluyen los capítulos 1, 2 y 3. Estos han sido revisados y corregidos según correspondía. Los capítulos 4, 5 y 6 de este trabajo son contribuciones nuevas. Los neutrinos juegan un papel importante en nuestro entendimiento de la naturaleza y están siendo estudiados exhaustivamente en la actualidad. En particular, la solución de oscilaciones de neutrinos inducidas por masa está respaldada por contundente evidencia experimental, y presenta un excelente escenario para observar nuevas interacciones con materia. Como un punto de partida en la investigación en Física de Neutrinos, nuestro objetivo es revisar el formalismo de oscilaciones de neutrinos e Interacciones No-Estándar (NSI). Este trabajo propone la revisión de la descripción en Mecánica Cuántica de las oscilaciones de neutrinos, discutiendo las inconsistencias de las aproximaciones usuales y planteando una más precisa. El mecanismo de oscilaciones en materia también es estudiado con el propósito de derivar las ecuaciones diferenciales a resolver para la evolución de estados. Además, debido a que su masa puede causarlas, revisamos el marco comúnmente usado de Interacciones No-Estándar de neutrinos con materia y su introducción en las ecuaciones. Los efectos de NSI son considerados en la producción, detección y propagación de neutrinos, particularmente en el contexto de Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE). Para encontrar los estados evolucionados, se desarrolló un programa para resolver la ecuación de Schrödinger numéricamente. Los resultados fueron comparados con los datos existentes de un software de simulación de experimentos de neutrinos, permitiendo la validación de nuestras soluciones y, de la misma manera, la modificación apropiada del software. Los efectos de las Interacciones No-Estándar son presentadas de manera más evidentes.Ítem Texto completo enlazado Effects of the violation of the equivalence principle at DUNE(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-07-21) Hoefken Zink, Jaime; Gago Medina, Alberto MartínA number of di erent e ects of the violation of the Equivalence Principle (VEP), taken as sub-leading mechanism of neutrino avor oscillation, are examined within the framework of the DUNE experiment. We study the possibility of obtaining a misleading neutrino oscillation parameter region caused by our unawareness of VEP. Additionally, we evaluate the impact on the measurement of CP violation and the distinction of neutrino mass hierarchy at DUNE. Besides, limits on VEP for a wide variety of textures of the matrix that connects neutrino gravity eigenstates to avor eigenstates are imposed. An extra-task of our study is to set limits on Hamiltonian added terms considering di erent energy dependencies (En, with n = 0; 1; 2; 3) that can be associated to the usual Lorentz violating terms de ned in the Standard Model Extension Hamiltonian. In order to understand our results, approximated analytical three neutrino oscillation probability formulae are derived.Ítem Texto completo enlazado Revisión teórica de oscilaciones de neutrinos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-03-19) Pérez García, Alicia; Gago Medina, Alberto MartínNeutrinos play an important role in understanding nature’s behavior, from the suggestion of their existence, to the experimental issues found in the way of trying to present evidence for it. The oscillation induced by mass is supported by overwhelming experimental evidence. This work proposes a theoretical revision of the quantum mechanical descrip-tion of neutrino oscillations, discussing the inconsistencies of the usual ap-proaches and giving a more precise one. Moreover, the mechanism for oscilla-tions in matter is studied with the purpose of finding the differential equation to solve for the evolution of the neutrino states. For finding the evolved states, a code for solving the Schr¨odinger equation nu-merically was developed. The results were compared with the data from an already existing simulation software for neutrino experiments, allowing the validation of our solutions. Some steps following this work, such as the in-troduction of Non-Standard physics and predictions at future experiments, are described.Ítem Texto completo enlazado Probing CPT breaking induced by quantum decoherence at DUNE(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2019-06-05) Carrasco Martínez, Juan Carlos; Gago Medina, Alberto MartínWe consider a beyond standard physics scenario, where neutrino is considered as an open quantum system. In order to have that consideration we use the Lindblad master equation, which introduce the quantum phenomena called decoherence. In that context we explore one of the most exotic of its consecuences, the CPT violation. We work in three avor generation case where making the SU(3) decomposition of the operators we encounter that there exist fteen parameters in the decoherence matrix that explicitly violate CPT. Regarding four of those parameteres we choose one case of decoherence which will be tested at DUNE.Ítem Texto completo enlazado The study of backgrounds and the incoherent contribution for neutrino trident production(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-07-10) Becerra Aguilar, José Antonio; Gago Medina, Alberto MartínWe studied dimuon events arising from trident production, for both coherent and incoherent processes, as well as relevant backgrounds, in order to predict the number of expected events observed in the lifetimes of current and forthcoming neutrino experiments. In particular, for this thesis, we focused in building the implementation of the incoherent contribution within the context of the GENIE montecarlo generator. We also developed relatively detailed GEANT4 geometries for the MINERvA detector as well as the DUNE Near Detector, for the Liquid Argon (LArTPC) and Straw Tube Tracker (STT) proposals. A very careful study of the backgrounds for the incoherent case was carried, in order to complement the study already done for the coherent contribution. Then, we combined the signals for the coherent and incoherent processes to realize a more realistic study of the expected number of events. The ROOT TMVA package for multivariate analysis was then used to filter signal from background. The results are presented in terms of number of events, and are calibrated based on the detector exposure in the lifetime of the MINERvA detector and DUNE Near Detector.Ítem Texto completo enlazado Matter effects in neutrino visible decay at future long-baseline experiments(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2018-06-21) Calatayud Cadenillas, Anthony Mard; Gago Medina, Alberto MartínReevaluamos el decaimiento visible de neutrinos en presencia de materia. Estudiamos estos efectos en dos futuros experimentos de long-baseline donde los efectos de materia son relevantes: DUNE (1300 km) y un hipotético haz dirigido hacia ANDES (7650 km). Encontramos que los efectos de materia del componente visible del decaimiento de neutrinos son insignificantes en DUNE, siendo mucho más relevante en ANDES. Realizamos una simulación detallada de DUNE, considerando los canales Vu disappearance y Ve appearance, para ambos modos FHC y RHC. La sensitividad de la constante de decaimiento alpha 3 puede ser tan baja como 2 x 10-6 eV2 a 90% C.L., dependiendo de la masa de los neutrinos y el tipo de acoplamiento. También mostramos el impacto del decaimiento de neutrinos en la determinación de theta23 y deltaCP, y encontrar que el mejor valor de ajuste de theta23 puede moverse desde un valor real en un octante inferior hacia un octante superior.Ítem Texto completo enlazado Neutrino trident production revisited for DUNE-like and MINERVA-like scenarios(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-28) Sánchez Falero, Sebastián de Jesús; Gago Medina, Alberto MartínRevisamos sistemáticamente el proceso de producción de di-muones vía la dispersión de neutrinos en el campo Coulombiano del núcleo, conocido como producción tridente de neutrinos. A pesar de que este proceso tiene una sección de choque pequeña comparada con el proceso de dispersión neutrino-núcleo vía corriente cargada inclusiva en el Modelo Estándar, se caracteriza por una señal experimental muy clara. El par de muones cargados opuestamente es caracterizado investigando sus distribuciones cinemáticas. Para esto, hemos implementado una simulación detallada del proceso de producción tridente de neutrinos en el generador de eventos Montecarlo GENIE; y analizamos y simulamos los backgrounds relevantes. También exploramos métodos de Análisis Multivariado para mejorar la selección de la señal en el contexto de detectores tipo MINERVA y DUNE como representantes de experimentos de neutrinos de aceleradores presentes y venideros.Ítem Texto completo enlazado Explorando la sensibilidad de DUNE al decaimiento invisible de neutrinos dentro del contexto de las oscilaciones de neutrinos(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2017-06-28) Ascencio Sosa, Marvin Vladimir; Gago Medina, Alberto MartínEl fenómeno de oscilaciones de neutrinos ha sido extensamente estudiado experimentalmente y teóricamente en las últimas décadas. Esto no sólo implicó su confirmación sino también la medida de casi todos los parámetros asociados a ésta. Sin embargo, aún quedan pendientes algunas incógnitas por resolver como son la jerarquía de las masas de los neutrinos, la determinación de la fase que viola la simetría carga-paridad, el problema de las degeneraciones, entre otras. Para poder ser resueltos muchos de estos problemas requieren experimentos de gran escala y con la más óptima tecnología para la detección de neutrinos. El experimento DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) tendrá estas capacidades. Este experimento tiene una distancia fuente – detector de 1300km contando con un detector cercano de alta precisión y uno lejano de 40 kton hecho de Argón Líquido. Estas características no sólo permitirán resolver los problemas mencionados sino que además permitirán estudiar, por ejemplo, neutrinos provenientes del colapso de supernovas, así como el decaimiento del protón, entre otros procesos. En esta tesis se ha realizado una revisión detallada de la física de oscilación de neutrinos tanto en vacío como en materia, incorporando a este último el decaimiento invisible de neutrinos. Este fenómeno aunque descartado hoy para la explicación del problema de los neutrinos solares y atmosféricos. Tiene Actualmente una relevancia como un efecto subdominante dentro de las oscilaciones de neutrinos. Haciendo que la probabilidad de oscilación sufra un amortiguamiento. En esta tesis estudiaremos la sensibilidad de DUNE al nuevo parámetro que corresponde al decaimiento invisible de neutrinos. Viendo como distintos valores de este parámetro modifican el espectro de energía producido por los eventos que se observarían en DUNE. Nuestras simulaciones han sido hechas utilizando el paquete GLoBES (General Long Baseline Experiment Simulator) y usando como datos de entrada inputs, distribuciones proporcionadas por el propio experimento.