Neutrino oscillations in gallium and reactor experiments and cosmological effects of a light sterile neutrino

par Mario Andrés Acero Ortega

Thèse de doctorat en Physique fondamentale, appliquée et astrophysique

Sous la direction de

Soutenue en 2009

à l'Università degli studi (Turin, Italie) .

  • Titre traduit

    Oscillations de neutrinos dans des expériences de gallium et des réacteurs et effets cosmologiques d'un neutrino léger et stérile


  • Résumé

    Nous étudions l'anomalie observée dans les expériences de source radioactive Gallium, faites pour tester les détecteurs Gallium solar neutrino GALLEX et SAGE, mesure d'un nombre total des événements était inférieur a celui attendu. Nous avons interprété cette anomalie comme une indication possible de la disparition des neutrinos électroniques et, dans le cadre effectif de mélange de neutrinos à deux saveurs, nous avons obtenu sin2 2Ө> 0. 03 et « delta »m² > 0. 1 eV2. La compatibilite�� de ce résultat avec les données des expériences sur la disparition des antineutrinos dans les réacteurs de Bugey et Chooz est étudié. Nous avons constaté que les données de Bugey présentent une indication des oscillations des neutrinos avec 0. 02< sin² 2Ө <0. 07 et « delta »m2 = 1. 95eV 2 ,ce qui est compatible avec la région permise des paramètres de mélange. En combinant les données de Gallium, Bugey et Chooz, cette indication persiste, avec une compatibilité acceptable des données expérimentales. Nous avons analysé les données expérimentales de les expériences du réacteur nucléaire Gösgen, et nous avons obtenu des limites supérieures pour les paramètres de mélange, en excluant la région avec sin2 2Ө> 0. 3 et « delta »m> 0. 05 eV2 at 3ơ- C. L. . En utilisant la combinaison de ces données avec celles de Gallium, Bugey et Chooz, l'indication des oscillations des neutrinos persiste avec 0. 03< sin2 2Ө <0. 07 et « delta »m2 =1. 93 eV2, avec une bonne compatibilité des données. Cependant, l'hypothèse d'aucunes oscillations ne peut pas être exclue. Également, nous avons ajusté des données cosmologiques récentes avec un modèle ACDM étendu, en incluant des reliques légères d'une massa dans l'intervalle 0. 1-10 eV. Nous avons obtenu des contraintes sur la densité actuelle et la dispersion de vélocité de ces reliques, et sur leurs masses, en supposant qu'elles sont constituées ou bien des reliques découplées tôt, ou bien des neutrinos stériles produits non-résonnamment. Nous avons constaté, que, au niveau de confidence 3ơ- , un neutrino stérile avec une masse de ms = 2 eV, peut être facilité avec les données, à condition qu'il soit distribué thermalement avec TsTid v < 0. 8, ou qu'il soit produit non-rsonnamment avec Neff < 0. 5.


  • Résumé

    We study the anomaly observed in the Gallium radioactive source experiments, performed to test the Gallium solar neutrino detectors GALLEX and SAGE, measuring a total number of events smaller than the expected one. We interpret this anomaly as a possible indication of the disappearance of electron neutrinos and, in the effective framework of two-neutrino mixing, we obtain sin² 2Ө > 0. 03 and “delta”m2> 0. LeV2. The compatibility of this result with the data of the Bugey and Chooz reactor antineutrino disappearance experiments is studied. We find that the Bugey data present a hint of neutrino oscillations with 0. 02 < sin² 2Ө < 0. 07 and “delta”m2 =1. 95eV2. Combining the data Gallium, Bugey and Chooz, we find that this hint persists, with an acceptable compatibility of the experimental data. The experimental data of the Gösgen nuclear Reactor experiment are also analyzed, and we obtain upper limits for the mixing parameters, excluding the region with sin² 2Ө > 0. 3 and “delta”m2> 0. 05eV2 at 30- C. L. From the combination of Gösgen, Gallium, Bugey and Chooz data, we find that the hint of neutrino oscillations persists with 0. 03 > sin² 2Ө > 0. 07 and “delta”m2 = 1. 93ey2, with a good compatibility of the data. The no oscillations hypothesis cannot be excluded. We also fit uptodate cosmological data with an extended ACDM model, including light relics with a mass in the range 0. 1-10 eV. We obtain constrains on the current density and velocity dispersion of those relics, and constrains on their mass, assuming that they consist either of early decoupled thermal relics, or of non-resonantly produced sterile neutrinos. We get that at the 3ơ- C. L. , a sterile neutrino with mass ms = 2 eV can be accommodated with the data provided that it is thermally distributed with TsTid v < 0. 8, or is non-resonantly produced with Neff < 0. 5.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (128 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p.121-128. Index

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