Investigating the lepton sector influence on baryogenesis mechanisms

Abstract

Orientador: Pedro Cunha de HolandaDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Física Gleb WataghinResumo: Nesta dissertação analiso como uma classe de modelos sugeridos para acomodar neutrinos massivos no modelo padrão, os assim chamados mecanismos seesaw, podem também resolver o problema de assimetria bariônica no universo. Os requisitos mínimos para uma geração dinâmica bem sucedida de assimetria bariônica, conhecidos como condições de Sakharov, são: não conservação de número bariônico, violação de simetria CP e ausência de equilíbrio térmico. Para mostrar que mecanismos seesaw respeitam estas regras, reviso alguns tópicos como: a violação de número bariônico através do processo de sphalerons, a teoria de violação de CP através de invariantes de base fraca e a mecânica estatística de não equilíbrio através da equação de Boltzmann. Como exemplo considero um cenário de mecanismo seesaw tipo I (3+3) com massas de neutrinos estéreis altamente hierárquicas. A assimetria observada impõe um limite inferior na massa dos neutrinos estéreis ($M_1 \geq 8.4 \times 10^{8} \; \text{GeV}$) e um limite superior na massa dos neutrinos ativos ($m_1 < 0.11 \; \text{eV}$), consistente com limites previamente obtidos na literaturaAbstract: In this dissertation I analyse how a class of models suggested to accommodate massive neutrinos in the standard model, the so-called seesaw mechanisms, can also solve the baryon asymmetry of the universe problem. The minimal requisites to a successful dynamical generation of baryon asymmetry, known as Sakharov's conditions, are: Non-conservation of baryon number, violation of CP symmetry and absence of thermal equilibrium. To show that seesaw mechanisms respect those rules, I review some topics such as: the standard model baryon non-conservation via sphalerons process, the theory of CP violation via weak-basis invariants and non-equilibrium statistical physics via Boltzmann equation. As a example I consider a type I (3+3) seesaw mechanism scenario with highly hierarchical sterile neutrino masses and the observed asymmetry impose a lower bound in the sterile neutrino masses ($M_1 \geq 8.4 \times 10^{8} \; \text{GeV}$) and a upper bound in the active neutrino masses ($m_1 < 0.11 \; \text{eV}$), consistent with limits previously obtained in the literatureMestradoFísicaMestre em Física1370441/2014CAPE