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Fenomenologia delle oscillazioni di neutrini cosmici di alta energia

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Indice 1 Teoria delle oscillazioni 5 1.1 Massa e mescolamento dei neutrini . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6 1.2 Oscillazioni nel vuoto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2.1 Caso a due sapori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8 1.2.2 Caso a tre sapori . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.3 Oscillazioni nella materia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 1.3.1 Caso a densit a costante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.2 Approssimazione adiabatica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18 1.3.3 Caso a 3 avour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23 2 Conoscenza attuale dei parametri di oscillazione 25 2.1 I parametri di oscillazione 12 e m 2 21 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.1.1 KamLAND . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.1.2 Neutrini solari . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28 2.2 I parametri di oscillazione 23 e m 2 32 . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.1 Neutrini atmosferici . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.2 MINOS (LBL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40 2.3 Il parametro 13 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.3.1 Analisi a tre avour . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42 2.3.2 Daya Bay (SBL) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45 2.4 Analisi globale . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 3 Oscillazioni dei neutrini cosmici di alta energia 51 3.1 Teoria delle oscillazioni dei neutrini cosmici . . . . . . . . . . . . . . . 52 3.2 Distribuzione dei parametri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 3.3 Distribuzioni delle probabilit a di oscillazione . . . . . . . . . . . . . . 59 1 3.3.1 Caso del pione . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 60 3.4 Studio analitico delle probabilit a di oscillazione . . . . . . . . . . . . 63 3.4.1 Probabilit a di sopravvivenza del e . . . . . . . . . . . . . . . 69 3.4.2 Probabilit a di sopravvivenza del . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.4.3 Probabilit a di sopravvivenza del . . . . . . . . . . . . . . . 70 3.4.4 Probabilit a di conversione del e in . . . . . . . . . . . . . 71 3.4.5 Probabilit a di conversione del e in . . . . . . . . . . . . . . 72 3.4.6 Probabilit a di conversione del in . . . . . . . . . . . . . 72 3.5 Probabilit a di oscillazione approssimate . . . . . . . . . . . . . . . . . 73 3.6 Variazione delle frazioni iniziali . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 77 3.7 Range ideali dei parametri . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81 3.8 Gerarchia inversa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 4 L’esperimento IceCube 89 4.1 Descrizione dell’apparato sperimentale . . . . . . . . . . . . . . . . . 90 4.2 Descrizione dei processi . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 4.2.1 Il neutrino elettronico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 94 4.2.2 Il neutrino tauonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97 4.2.3 Il neutrino muonico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 100 4.2.4 Cascate e tracce . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 101 4.3 Aree eettive . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 103 4.4 Aspettative per le sorgenti astrosiche . . . . . . . . . . . . . . . . . 105 4.5 Aspettative per il fondo atmosferico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 108 4.6 Test sull’origine cosmica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 110 2
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Fenomenologia delle oscillazioni di neutrini cosmici di alta energia

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Informazioni tesi

  Autore: Andrea Palladino
  Tipo: Tesi di Laurea Magistrale
  Anno: 2013-14
  Università: Università degli Studi dell'Aquila
  Facoltà: Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali
  Corso: Fisica
  Relatore: Francesco Lorenzo Villante
  Lingua: Italiano
  Num. pagine: 126

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Parole chiave

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neutrini
astroparticle physics
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astrofisica delle particelle
alta energia
flavour ratio
neutrini cosmici
montecarlo
parametri di oscillazione

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