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 Impact of one loop corrections on light neutrino masses in the low scale susy seesaw(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2024-01-10) Suarez Navarro, Omar Giancarlo; Jones Perez, JoelThis thesis covers the study of one-loop quantum corrections to the light neutrino masses. In the first part, we examine the extension of the standard model with right-handed neutrinos, where the Seesaw type I is present, allowing accessible masses for experimental searches. However, considering the corrections to the light neutrinos masses requires the pairs of heavy neutrinos to appear as pseudo Dirac particles, implying a suppression of the LNV parameters. In the second part, the supersymmetric contributions are analyzed in order to relax the lepton number violation (LNV) restrictions and achieve a greater difference between the heavy neutrino masses, as well as large mixings. When analyzing the destructive interference between the supersymmetric (which we describe as reducible and irreducible) and non-supersymmetric contributions, we found parameter regions where cancellations occur, however they are very small. So, the addition of SUSY does not guarantee the effect called screening, and the cases that are favorable need some degree of fine-tuning. In all cases, the numerical results of the analytical one-loop expressions calculated in the νRSM and νRMSSM models are checked with SPheno.Ítem Texto completo enlazado Assessment of searches for long-lived heavy neutrinos decaying into photons(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-05-24) Manrique Chavil, Cristian Miguel; Jones Pérez, JoelEl Portal Seesaw de Dimensión-5 es un modelo Seesaw de tipo I extendido por operadores con d = 5 involucrando a estados estériles. Estos llevan a nuevas interacciones entre todos los neutrinos y los bosones neutros del Modelo Estándar. En este trabajo estudiaremos la producción de pares de neutrinos pesados a partir de la desintegración del bosón de Higgs, donde los primeros tienen un largo tiempo de vida, decayendo posteriormente a un fotón y un neutrino ligero. Exploramos este proceso reproduciendo teóricamente dos búsquedas experimentales de fotones “no apuntadores” por ATLAS, mostrando la distribución esperada de eventos en términos del tiempo de llegada ty y la variable “apuntadora” |zy| Nuestros resultados indican que la búsqueda a 8 TeV no es apropiada para nuestro modelo. Por otro lado, la búsqeuda a 13 TeV, adaptada para un gatillo de VBF, resulta mucho más prometedora.Ítem Texto completo enlazado Explorando y analizando el espacio de parámetros del modelo Type I Seesaw con simuladores Monte Carlo para eventos en el ILC(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Rodríguez Quispe, Walter Enrique; Jones Pérez, JoelEn la actualidad, el Modelo Estándar (SM) es la teoría más precisa que se tiene para la descripción de las partículas elementales y sus interacciones fundamentales. Esta teoría, empero, está incompleta: una de sus carencias resulta de indicar que los neutrinos no tienen masa. Esto es incongruente porque la masividad de estas part´ıculas ha sido demostrada en los experimentos de oscilaciones de neutrinos. Ante esto, se han propuesto varios modelos Más Allá del Modelo Estándar (BSM) que logran brindarle masa a los neutrinos. En este trabajo se le da principal atenci´on al mecanismo Type I Seesaw, que propone la existencia de neutrinos pesados. Es así como en este trabajo se aborda un análisis para el estudio del modelo mencionado en el futuro International Linear Collider (ILC), desde el uso de conceptos propios del Large Hadron Collider (LHC), para la búsqueda de señales de neutrinos pesados. Los eventos que surgirían en este colisionador siguiendo el modelo en cuestión se obtuvieron del simulador Monte Carlo MadGraph5_aMC@NLO y el análisis de estos se realizó en MadAnalysis 5. El estudio demuestra la importancia de incluir un análisis con información tanto de la simulación con los datos del Monte Carlo, que brinda información sin considerar la observabilidad de lo generado, como de los objetos reconstruidos, que brinda datos recolectados por los detectores, para decantar la elección de un canal en específico.Ítem Texto completo enlazado Búsqueda de neutrinos pesados vía fotones fuera de tiempo en colisionadores(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Delgado Dador, Cesar Franco; Jones Pérez, JoelEl Modelo Estándar de Física de Partículas (ME) es una teoría que une tres de las interacciones fundamentales de la naturaleza en una solución elegante. Describe las propiedades e interacciones de fermiones con spin ½ y bosones con spin entero. Estos fermiones luego son subdivididos en quarks y leptones. En el ME, los neutrinos se consideran partículas sin masa pero esta característica luego fue refutada por experimentos de oscilación, demostrando que tienen masas de hasta 0.1ev. Esto significa que el ME debe ser extendido para brindar masas a los neutrinos. El mecanismo Seesaw es una de esas extensiones que permite a los neutrinos tener masas mediante la introducción de neutrinos masivos estériles y de mano derecha. En este trabajo extendemos el modelo Seesaw al añadir operadores efectivos de dimensión 5 que median la producción y decaimiento de neutrinos pesados de larga vida N con masas en el orden de los GeV. Exploramos la producción de N mediante decaimientos exóticos del Higgs a través del operador efectivo neutrino-Higgs. El neutrino pesado luego decae a un neutrino del ME y un fotón por medio del operador dipolar, cuyo decaimiento parcial es calculado de forma analítica. Consideramos dos procesos de producción del Higgs: gluon fusion (GF) y vector boson fusion (VBF). Evaluamos la posible de detección de N con búsquedas de fotones desplazados en el detector ATLAS para energía de colisión de 13 TeV, simulado en MadGraph. Estas búsquedas usaron variables de tiempo retardado e indirección, ty y Azy |, respectivamente. Encontramos que para procesos de GF y VBF, la mayoría de eventos tipo señal pertenecen a las regiones de background y control en lugar de la región de señal, significando que la búsqueda realizada en este trabajo no es sensible al modelo.Ítem Texto completo enlazado Replicación y estudio de análisis fenomenológicos para búsquedas de neutrinos pesados del modelo Type-l Seesaw usando Madanalysis 5(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2023-02-15) Zegarra Herrera, Danilo; Jones Pérez, JoelEl Modelo Estándar de las partículas elementales (SM) es una teoría unificadora de las interacciones fuertes, débiles y electromagnéticas. A pesar de su gran éxito teórico y experimental, aún quedan muchas incógnitas que resolver. Una de estas es la masa de los neutrinos. En este modelo los neutrinos son partículas sin masa, no obstante, esta característica ha sido refutada por los experimentos de oscilaciones de neutrinos. El mecanismo Seesaw es una posible extensión que podría explicar esto. Para ello agrega neutrinos de mano derecha al SM que permiten generar tanto términos de masa de Dirac como de Majorana. Este modelo, adicionalmente, explica la supresión de la masa de los neutrinos del SM respecto a los demás fermiones. Esto motiva la búsqueda de neutrinos pesados en colisionadores tales como el LHC por medio de colisiones protón-protón. En este trabajo se utilizaron distintos programas de simulación para así obtener los datos necesarios para estudiar la fenomenología del modelo Seesaw en el LHC. El primer objetivo fue comparar los resultados obtenidos en este trabajo con los del paper [1]. Se obtuvo que los resultados del análisis están en el ball park en comparación a los de este. El segundo objetivo fue interpretar la señal observada proponiendo distintas hipótesis. Estas fueron corroboradas utilizando cortes en distintos observables tales como la separación angular, momentum transversal y pseudorapidity aplicados a distintas regiones de análisis características del modelo Seesaw. Esto permitirá testear más eficientemente las posibles señales que este modelo podría tener en el LHC.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 Desarrollo de un detector juguete basado en el experimento CMS para la búsqueda de partículas neutras con largo tiempo de vida(Pontificia Universidad Católica del Perú, 2020-09-11) Coll Saravia, Lucía Ximena; Jones Pérez, JoelThe Standard Model (SM) of particle physics consists in a description of all the known elemen-tary particles and their interactions. As far as it is known, the SM has passed all experimental tests, but presents some imperfections such as the presence of neutrino masses and the hierarchy problem. This encourages to probe theories beyond the Standard Model (BSM) that could bring solutions to these problems. An interesting proposal is to search for neutral long lived particles (LLP). These type of particles have long decay lengths and can be generated by a variety of BSM models such as Supersymmetry (SUSY), which proposes a solution to the hierarchy problem, and the Seesaw Mechanism that generates massive neutrinos. The detection of the decay products of LLPs would contribute to the discovery of new physics. The objective of this work is to develop a toy detector based on C++ and Pythia8 with the purpose of creating a tool for searches of neutral long lived particles. All the features, including the geometric characteristics and the particle accep- tance are constructed with information from the sub detectors of the CMS experiment. We use a Minimal SUSY process that violates R parity (RPVMSSM) to simulate processes producing LLPs in MadGraph5 and study the response of the toy detector. We conclude our simulation properly recreates important experimental conditions, and is suitable as a first step towards an international competitive particle physics tool.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.