Breaking of discrete symmetries and global lepton number in neutrino physics

Resumen

En relación con principios de simetría, esta Tesis ha abordado una serie de preguntas abiertas fundamentales en física de neutrinos. Por un lado, la existencia de violación de CP genuina en el sector leptónico, bajo el problema histórico de la falsa violación de CP inducida por la propagación de neutrinos en materia, que también conduce a la discriminación de la jerarquía en el ordenamiento de masas de los neutrinos. Demostramos que, en cualquier transición de sabor, las asimetrías que violan CP, T y CPT en oscilaciones de neutrinos en materia pueden escribirse en términos de una base de tres componentes independientes: (a) la genuina CPT-par, no nula sii hay violación genuina de CP ; (b) la inducida por materia T-par, no nula sii hay interacciones con materia; y (c) la de interferencia CP-par, no nula sii hay tanto efectos de materia como violación genuina de CP. Realizamos un estudio numérico y una expansión perturbativa analítica para comprender sus propiedades, y descubrimos que las componentes separadas proporcionan información desenmarañada sobre la presencia de violación genuina de CP y el ordenamiento de masas de los neutrinos. Se sugieren varias estrategias para su observación por separado en la próxima generación de experimentos de acelerador, dependiendo de la distancia viajada por el neutrino y la resolución energética. Por otro lado, estudiamos la observación de violación del número leptónico global que conduce a la determinación de si los neutrinos son partículas de Dirac o Majorana, a partir de dos enfoques complementarios. En primer lugar, el estudio de la doble captura electrónica sin neutrinos, correspondiente a la mezcla de átomos Delta L = 2, y particularmente su posible mejora por la condición de resonancia y un láser de rayos X finamente sintonizado capaz de estimular esta transición atómica. En segundo lugar, el cálculo completo de la interacción realista de largo alcance entre materia agregada, mediada por el intercambio de dos neutrinos, a distancias cercanas a su alcance. Los términos dependientes de la masa de los neutrinos, diferentes para neutrinos de Dirac o Majorana, en esta interacción Delta L = 0 son significativos a estas distancias del orden de la micra, la longitud de onda de Compton de los neutrinos. Su implicación experimental más relevante es la violación del principio de equivalencia débil.