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Dados do Trabalhos de Conclusão

UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
FÍSICA (33144010001P7)
Extracting Physics Parameters from Supernova Burst Neutrinos in DUNE
VITOR PRESTES LUZIO
TESE
09/12/2021

Neste trabalho foram estudados processos de extração de parâmetros físicos de emissão de neutrinos de supernova para o experimento DUNE. Supernovas de colapso de núcleo emitem cerca de 99% de sua energia gravitacional sob a forma de neutrinos, que transportam informações essenciais sobre o desenvolvimento da supernova e informações sobre a natureza física dos neutrinos. O principal objetivo da pesquisa consistiu na busca de métodos para a discriminação de ordenamento de massa de neutrinos através do estudo do burst de neutronização em eventos de supernova. Em todos os modelos considerados, o burst de neutronização apresentou estrutura característica na luminosidade de νe, aparentemente independente da massa da estrela progenitora e dos mecanismos de explosão das supernovas. Motivados pela indicação do burst de neutronização como possível assinatura de ordenamento de massas, realizamos simulações e análises para o experimento DUNE, que possui alta sensibilidade à νe. Ao observar a estrutura temporal do sinal de neutrinos, é possível vericar nas primeiras centenas de milissegundos a presença de um pico de neutronização parcial, para o caso de ordenamento invertido de massa, e completamente atenuado, para ordenamento normal, para um dos modelos estudados. Foram realizadas análises para vericar os limites de validade desta técnica, considerando as incertezas de detecção e ampliando o estudo para mais três bancos de dados de modelos de supernova. Entretanto, observamos ser possível discriminar o ordenamento de massa para apenas duas das databases consideradas. Buscando novas técnicas de discriminação, desenvolvemos estudos baseados na razão de eventos em diferentes canais de interação de neutrinos em argônio líquido, estudos de luminosidade dos uxos de neutrinos e análise utilizando diagramas ternários. Constatamos que a discriminação de ordenamento de massas não pode ser realizada de forma direta em todas as técnicas utilizadas, encontrando resultados dependentes dos modelos considerados. Percebemos que mesmo que o burst de neutronização esteja presente nos modelos, cada banco de dados adota uma distribuição de energia diferente e pers de neutrinos não eletrônicos iniciando em estágios distintos, causando consequências signi- cativas no número de eventos esperados em um detector de argônio líquido.

neutrinos de supernova;ordenamento de massa;DUNE;física de partículas
In this work, processes of extraction of physical parameters of supernova neutrinos emission were studied for the DUNE experiment. Core-collapse supernovas emit about 99% of their gravitational energy in the form of neutrinos, which carry essential information about the supernova development and information about the physical nature of neutrinos. The main objective of the research was to search for methods to discriminate the mass ordering of neutrinos through the study of the neutronization burst in supernova events. In all models considered, the neutronization burst presented a characteristic structure in the luminosity of νe, apparently independent of the progenitor star mass and the supernova explosion mechanisms. Motivated by the indication of the neutronization burst as a possible mass ordering signature, we performed simulations and analyses for the DUNE experiment, which has a high sensitivity to νe. By observing the temporal structure of the neutrino signal, it is possible to verify in the rst hundreds of milliseconds the presence of a partial neutronization peak, for the case of inverted mass ordering, or its absence, for normal ordering, for one of the studied models. Analyzes were performed to verify the limits of validity of this technique, considering the detection uncertainties and expanding the study to three more supernova model databases. However, we observed that it is possible to discriminate the mass ordering for only two of the considered databases. Exploring new discrimination techniques, we developed studies based on the ratio of events in dierent neutrino interaction channels in liquid argon, luminosity studies of neutrino uxes, and analysis using ternary diagrams. We found that mass ordering discrimination cannot be performed directly in all the techniques used, nding results that depend on the models considered. We noticed that even though the neutronization burst is present in the models, each database adopts a dierent energy distribution and proles of non-electronic neutrinos starting at dierent stages, causing signicant consequences in the number of events expected in a liquid-argon detector.
supernova neutrinos;mass ordering;DUNE;particle physics
1
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PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC
O trabalho possui divulgação autorizada
FIS-2021 - Vitor Prestes Luzio.pdf

Contexto

FÍSICA
FÍSICA DE PARTÍCULAS E CAMPOS
-

Banca Examinadora

MARCELO AUGUSTO LEIGUI DE OLIVEIRA
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
CELIO ADREGA DE MOURA JUNIOR Docente - PERMANENTE
ERNESTO KEMP Participante Externo
LAURA PAULUCCI MARINHO Docente - PERMANENTE
GUSTAVO DO AMARAL VALDIVIESSO Participante Externo
MARCELO AUGUSTO LEIGUI DE OLIVEIRA Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
UNIVERSIDADE FEDERAL DO ABC - Pró reitoria de Pós Graduação 12
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 29

Vínculo

CLT
Instituição de Ensino e Pesquisa
Ensino e Pesquisa
Sim
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