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    Phenomenology of Massive Neutrinos: from Oscillations to new Physics

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    Transiciones de sabor han sido observadas en diferentes fuentes de neutrinos. Hist贸ricamente, una cantidad menor de neutrinos solares y atmosf茅ricos fue medida en comparaci贸n con lo esperado seg煤n los modelos te贸ricos. En el 2002, el mecanismo de oscilaci贸n explic贸 con 茅xito el d茅ficit tanto de los neutrinos solares como de los neutrinos atmosf茅ricos. Actualmente, las transiciones de sabor en neutrinos producidos en diversas fuentes como el Sol, la atm贸sfera terrestre, aceleradores y reactores son correctamente descritas dentro del marco de oscilaci贸n de tres neutrinos. Desde el punto de vista te贸rico, la importancia de la oscilaci贸n de neutrinos radica en la existencia de neutrinos masivos no considerada en primera instancia en el modelo est谩ndar de part铆culas (SM). Por lo tanto la oscilaci贸n de neutrinos es una de la evidencias experimentales de f铆sica m谩s all谩 del SM. El mecanismo de oscilaci贸n, puede ser descrito por seis par谩metros: tres 谩ngulos de mezcla, una fase de violaci贸n CP y dos escalas de masa definidas por la diferencia de masas de neutrinos al cuadrado. Uno de los objetivos de esta tesis es determinar los valores de los seis par谩metros en menci贸n, usando la informaci贸n disponible de los eventos de neutrinos de las diferentes fuentes reportados por las colaboraciones experimentales. A lo largo del primer cap铆tulo de la tesis explicamos en qu茅 consiste el mecanismo de oscilaci贸n, las relaciones funcionales entre los par谩metros de oscilaci贸n y c贸mo obtener los valores de los par谩metros dando ejemplos del an谩lisis de datos experimentales en ciertos canales de oscilaci贸n. Finalmente, mostramos los valores de los seis par谩metros de oscilaci贸n como resultado del an谩lisis global de los experimentos de neutrinos. El sector lept贸nico del SM por lo tanto, debe ser extendido para incluir neutrinos masivos, lo cual lleva a una mayor brecha entre las masas de las part铆culas de las diferentes familias del SM. Adicionalmente, dos de los 谩ngulos de mezcla, atmosf茅rico y solar, son mucho m谩s grandes que el 谩ngulo de Cabbibo (que caracteriza la mezcla en el sector de quarks). En particular, el 谩ngulo de mezcla atmosf茅rico es compatible con el valor m谩ximo de mezcla. Si asumimos que el 谩ngulo de mezcla medido recientemente en experimentos de reactor es cero, como era el caso antes de 2012, podr铆amos asumir que la estructura de la mezcla de neutrinos tiene un patr贸n que puede ser consecuencia de imponer una simetr铆a de sabor. 脡ste ha sido el punto de partida hacia una formulaci贸n basada en simetr铆as de sabor para explicar el patr贸n de mezcla en el sector lept贸nico, en algunos casos incluyendo tambi茅n el sector de quarks. Sin embargo, el valor del 谩ngulo de mezcla de reactores no es compatible con cero lo cual no es simple de obtener a trav茅s de simetr铆as de sabor. En particular, la estructura conocida como tri-bi-maximal, la cual es obtenida en modelos con la simetr铆a de sabor A4A_4, est谩 excluida. En el segundo cap铆tulo de esta tesis mostramos c贸mo a partir de un modelo basado en la simetr铆a de sabor A4A_4 conseguimos explicar la matriz de mezcla actual en el sector lept贸nico a trav茅s de correcciones al sector cargado. Est谩 claro que debemos incluir neutrinos masivos en el SM. Sabemos que las masas de los neutrinos pueden ser generadas efectivamente a trav茅s de un operador de dimensi贸n cinco pero, sin embargo, no sabemos la naturaleza de dicho operador. Varias formas de generar el operador de dimensi贸n cinco son posibles, algunas implicando una alta escala (del orden de la escala GUT) mientras que otras realizaciones pueden estar a una baja escala (del orden del TeV). As铆, los esquemas de baja escala, como el seesaw inverso y lineal, son fenomenol贸gicamente interesantes porque no solo explican la peque帽ez de la masa del neutrino sino que tambi茅n contribuyen a procesos que violan el sabor lept贸nico (LFV), saturando los limites actuales. Como la escala seesaw es baja en estos modelos, la matriz lept贸nica de mezcla efectiva no es unitaria lo que produce efectos no est谩ndar (no incluida en el cap铆tulo 1) en la propagaci贸n de los neutrinos. En el cap铆tulo 3 estudiamos la desviaci贸n de la unitariedad de la matriz de mezcla de los neutrinos usando los l铆mites de procesos que violan el sabor lept贸nico con leptones cargados. Encontramos que la desviaci贸n de la unitariedad, en estos modelos, pude ser hasta del uno por ciento. Motivados por los efectos no est谩ndar en los modelos de baja escala, como los seesaw tipo inverso y lineal, en el 煤ltimo cap铆tulo estudiamos, de una manera independiente del modelo, las llamadas interacciones no est谩ndar de los neutrinos (NSI). Tras introducir la parametrizaci贸n de las NSI como operadores de cuatro fermiones con acoplamientos generales proporcionales a la constante de Fermi, determinamos los par谩metros espec铆ficos que afectan la producci贸n y la detecci贸n de neutrinos generados en reactores. Notamos que las NSI afectan la determinaci贸n del 谩ngulo de mezcla 13\theta_{13} dependiendo tambi茅n de los valores de las fases no est谩ndar y de la fase de violaci贸n CP. Acotamos los acoplamientos adimensionales de las NSI usando los datos de la colaboraci贸n \texttt{Daya Bay}, que son los datos que han determinado mejor el 谩ngulo de mezcla 13\theta_{13}. Encontramos que los limites dependen de los valores de las las fases no est谩ndar y especialmente del tratamiento del error en la determinaci贸n de la normalizaci贸n del flujo de antineutrinos que viene de los reactores

    Neutrino mixing with revamped A(4) flavor symmetry

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    We suggest a minimal extension of the simplest A(4) flavor model that can induce a nonzero theta(13) value, as required by recent neutrino oscillation data from reactors and accelerators. The predicted correlation between the atmospheric mixing angle theta(23) and the magnitude of theta(13) leads to an allowed region substantially smaller than indicated by neutrino-oscillation global fits. Moreover, the scheme correlates CP violation in neutrino oscillations with the octant of the atmospheric mixing parameter theta(23) in such a way that, for example, maximal mixing necessarily violates CP. We briefly comment on other phenomenological features of the model

    Simheur铆stica para el problema de VRP con demandas y tiempos estoc谩sticos

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    En la vida real, el 鈥榁ehicle Routing Problem鈥 (VRP) incluye variables que consideran la estocasticidad de las demandas y los tiempos. La mayor铆a de los trabajos y estudios alrededor de este tema tratan el problema VRP en t茅rminos determin铆sticos con el fin de limitar y acotar este, de manera que sea m谩s f谩cil resolver. La soluci贸n de un problema como el VRP con demandas y tiempos estoc谩sticos brinda la oportunidad de poner en un contexto m谩s real los problemas con los que se enfrentan las compa帽铆as diariamente como el desconocimiento de la demanda exacta de sus clientes, los tiempos de traslado y los tiempos de llegada aceptables para surtir el producto. El implementar un modelo que tenga en consideraci贸n estas variables aleatorias, permite tener un acercamiento m谩s certero de los posibles costos en los que se pueden incurrir y a la vez, saber qu茅 estrategias utilizar para minimizarlos. Por ello se dise帽ar谩 una simheur铆stica hibridizada con la metodolog铆a Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm (NSGA-ll) para minimizar los costos y la tardanza en un VRP con demandas estoc谩sticas, tiempos de ruta estoc谩sticos y ventanas de tiempo, que puede ser aplicado en entornos reales.In real life, the 鈥淰ehicle Routing Problem鈥 (VRP) includes variables that take into account the stochasticity of demands and times. Most of the works and studies around this problem, consider the VRP in a deterministic way in order to limit it and to solve it easier. Solving a problem like VRP with stochastic demands and times, provides the opportunity to give a more realistic context to the problems that companies face daily related with the lack of information of the specific demand, times and time windows that their customers have. Implementing a model that analyzes these random variables, allows a more accurate approach to the costs that may be incur at and at the same time, creates the possibility to generate strategies to reduce them. Therefore, a hybridized simheuristic will be designed with the Non-Dominated Genetic Algorithm (NSGA-ll) methodology to minimize costs and tardiness in a VRP with stochastic demands, route times and time windows, which can be applied in real environments.Ingeniero (a) IndustrialPregrad

    A Gaseous Argon-Based Near Detector to Enhance the Physics Capabilities of DUNE

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    This document presents the concept and physics case for a magnetized gaseous argon-based detector system (ND-GAr) for the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) Near Detector. This detector system is required in order for DUNE to reach its full physics potential in the measurement of CP violation and in delivering precision measurements of oscillation parameters. In addition to its critical role in the long-baseline oscillation program, ND-GAr will extend the overall physics program of DUNE. The LBNF high-intensity proton beam will provide a large flux of neutrinos that is sampled by ND-GAr, enabling DUNE to discover new particles and search for new interactions and symmetries beyond those predicted in the Standard Model

    Snowmass Neutrino Frontier: DUNE Physics Summary

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    The Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) is a next-generation long-baseline neutrino oscillation experiment with a primary physics goal of observing neutrino and antineutrino oscillation patterns to precisely measure the parameters governing long-baseline neutrino oscillation in a single experiment, and to test the three-flavor paradigm. DUNE's design has been developed by a large, international collaboration of scientists and engineers to have unique capability to measure neutrino oscillation as a function of energy in a broadband beam, to resolve degeneracy among oscillation parameters, and to control systematic uncertainty using the exquisite imaging capability of massive LArTPC far detector modules and an argon-based near detector. DUNE's neutrino oscillation measurements will unambiguously resolve the neutrino mass ordering and provide the sensitivity to discover CP violation in neutrinos for a wide range of possible values of 未CP. DUNE is also uniquely sensitive to electron neutrinos from a galactic supernova burst, and to a broad range of physics beyond the Standard Model (BSM), including nucleon decays. DUNE is anticipated to begin collecting physics data with Phase I, an initial experiment configuration consisting of two far detector modules and a minimal suite of near detector components, with a 1.2 MW proton beam. To realize its extensive, world-leading physics potential requires the full scope of DUNE be completed in Phase II. The three Phase II upgrades are all necessary to achieve DUNE's physics goals: (1) addition of far detector modules three and four for a total FD fiducial mass of at least 40 kt, (2) upgrade of the proton beam power from 1.2 MW to 2.4 MW, and (3) replacement of the near detector's temporary muon spectrometer with a magnetized, high-pressure gaseous argon TPC and calorimeter

    Scintillation light detection in the 6-m drift-length ProtoDUNE Dual Phase liquid argon TPC

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    DUNE is a dual-site experiment for long-baseline neutrino oscillation studies, neutrino astrophysics and nucleon decay searches. ProtoDUNE Dual Phase (DP) is a 6聽 脳 聽6聽 脳 聽6聽m 3 liquid argon time-projection-chamber (LArTPC) that recorded cosmic-muon data at the CERN Neutrino Platform in 2019-2020 as a prototype of the DUNE Far Detector. Charged particles propagating through the LArTPC produce ionization and scintillation light. The scintillation light signal in these detectors can provide the trigger for non-beam events. In addition, it adds precise timing capabilities and improves the calorimetry measurements. In ProtoDUNE-DP, scintillation and electroluminescence light produced by cosmic muons in the LArTPC is collected by photomultiplier tubes placed up to 7聽m away from the ionizing track. In this paper, the ProtoDUNE-DP photon detection system performance is evaluated with a particular focus on the different wavelength shifters, such as PEN and TPB, and the use of Xe-doped LAr, considering its future use in giant LArTPCs. The scintillation light production and propagation processes are analyzed and a comparison of simulation to data is performed, improving understanding of the liquid argon properties

    Long-baseline neutrino oscillation physics potential of the DUNE experiment