Neutrinos Massivos Massive Neutrinos

Resumo

O objetivo deste trabalho é introduzir as principais idéias por trás da física de neutrinos. A proposta é apresentar os fundamentos sobre os quais são construídos todos os modelos e teorias além do Modelo Padrão no setor de neutrinos. Além de uma mínima familiaridade com a equação de Dirac e um primeiro contato com o modelo de Salam-Glashow-Weinberg, nenhum outro conhecimento em física de partículas e TQC é pressuposto do leitor. Com isso visamos ser a porta de entrada para a pesquisa na física de neutrinos. Para isso começaremos com uma revisão do modelo de Salam-Glashow-Weinberg da unificação eletrofraca. Estudaremos então as principais consequências fenomenológicas deste modelo e até onde elas concordam com experimentos, como destaque para a violação de CP. Aprenderemos que uma extensão ao Modelo Padrão, devido às massas não nulas dos neutrinos, é necessária e discutiremos as possibilidades teóricas atualmente permitidas pelas observações. Concentraremos maior atenção em uma possibilidade específica, a de neutrinos serem férmions de Majorana, para construir o popular Mecanismo Seesaw, cuja função será suprimir as massas dos neutrinos em relação aos demais férmions do Modelo Padrão. Encerraremos então deduzindo as principais fórmulas da física de oscilação de neutrinos, pois é este o fenômeno observado experimentalmente, bem como os mais recentes resultados para os ângulos de mistura.

Palavras chave:  Neutrinos, Violação de CP, Unificação Eletrofraca, Mecanismo Seesaw, Neutrinos de Majorana, Neutrinos de Dirac, Oscilação de Neutrinos.

Abstract:  This work aims to introduce the main ideas behind neutrino physics. The objective is to present the fundamentals upon which are built all models and theories beyond the Standard Model regarding the neutrinos sector. Only a slight familiarity with Dirac's equation and Salam-Glashow-Weinberg model are supposed. Therefore we attempt to be a gateway to neutrinos research. For that purpose we start with a brief revision of SGW model to the electroweak unification. We then discuss in section 2 the main phenomenological consequences of the model and to what extent they agree with experiments, in particular CP violation. We will learn that an extension to the Standard Model is necessary due to the non zero neutrinos masses. We then discuss in section 3 the possible theoretical framework allowed by observation. In section 4 we focus on a specific and popular mechanism, which presupposes Majorana fermions, known as Seesaw Mechanism. It's role is to suppress neutrinos' masses relative to all the other Standard Model fermions. In section 5 we derive the key formulas of neutrino oscillation physics, since this is what we can measure, as well as presenting the most recent results concerning the mixture angles.

Keywords: Neutrinos, CP Violation, Electroweak Unification, Seesaw Mechanism, Majorana Neutrinos, Dirac Neutrinos, Neutrino Oscillation.