Electromagnetic neutrino properties and neutrino oscillations / eingereicht von Thomas Schwetz

• VerfasserIn: Schwetz, Thomas
• Place / Publishing House: 2002
• Rok vydání: 2002
• Jazyk: English
• Fyzický popis: 150 S.; graph. Darst.; 30 cm
• Poznámky: Zsfassung in dt. Sprache
• Shrnutí: ger: Im ersten Teil der Dissertation wurde eine detaillierte Untersuchung elastischer Neutrino-Elektronstreuung solarer Neutrinos durchgefuehrt. Wenn Neutrinos elektromagnetische Momente besitzen, und im Inneren der Sonne ein geeignetes Magnetfeld existiert, kann eine Asymmetrie der gestreuten Elektronen bezueglich des Azimuthwinkels auftreten. Durch eine analytische Behandlung des Problems konnte gezeigt werden, welche Information man durch eine Messung dieser Asymmetrie ueber die elektromagnetischen Eigenschaften der Neutrinos gewinnen kann. Im Besonderen wurde gezeigt, dass im Fall von einem Dirac-Neutrino oder zwei Majorana- Neutrinos mit Hilfe der azimuthalen Asymmetrie nicht zwischen einem magnetischen Moment und einem elektrischen Dipolmoment der Neutrinos unterschieden werden kann. Weiters stellte sich heraus, dass Effekte der Energiemittelung in diesem Zusammenhang wichtig sind. In der Folge wurden die Daten des Experiments Super-Kamiokande von elastischer Neutrino-Elektronstreuung solarer Neutrinos dazu verwendet, um Schranken an elektromagnetische Momente von Neutrinos aufzustellen. Unter der Annahme der sogenannten LMA-MSW Oszillationsloesung des solaren Neutrinoproblems wurden Schranken an die elektromagnetischen Uebergangsmomente von Majorana-Neutrinos berechnet. Darueber hinaus konnte gezeigt werden, dass Information von Experimenten an Kernreaktoren komplementaer zu der von den solaren Neutrinos ist, und es wurden die Daten von Sonnen- und Reaktorneutrinoexperimenten gemeinsam analysiert. Weiters wurde eine Simulation des zukuenftigen Sonnenneutrinoexperiments Borexino durchgefuehrt. Dieses Experiment wird die Schranken an die elektromagnetischen Momente um rund eine Groessenordnung verbessern. Im zweiten Teil wurden ausfuehrlich Neutrino-Oszillationen in Vier-Neutrinoszenarien behandelt. Vier-Neutrinoszenarien werden betrachtet, um solare und atmosphaerische Neutrinodaten, sowie auch das LSND Experiment durch Neutrino-Oszillationen zu erklaeren. Dazu fuegt man zu den drei aktiven Neutrinoflavours des Standardmodells ein steriles Neutrino hinzu. Es wurde eine umfassende statistische Analyse aller relevanten Daten im Rahmen von Vier-Neutrino-Oszillationen durchgefuehrt. Insbesonders wurden Daten von sogenannten short-baseline Experimenten analysiert, in denen keine Oszillationen beobachtet wurden, und die wichtige Einschraenkungen an Vier-Neutrino- Massenspektren liefern. Diese Daten wurden mit Informationen von solaren und atmosphaerischen Neutrinoexperimenten und vom LSND Experiment kombiniert. Es konnten quantitative statistische Aussagen ueber den Status der verschienden Vier-Neutrinomassenspektren gemacht werden. Vier-Neutrinomassenspektren werden in zwei sehr unterschiedliche Gruppen eingeteilt, in sogenannte (3+1) und (2+2) Spektren. Es konnte gezeigt werden, dass in (3+1) Spektren die negativen Ergebnisse von short-baseline Experimenten in Widerspruch zu den Oszillationen im LSND Experiment stehen. Hingegen in (2+2) Spektren stehen solare und atmosphaerische Daten in Widerspruch zueinander, da in beiden Faellen Oszillationen von aktiven Neutrinos bevorzugt werden, und dies ist in (2+2) Spektren nicht moeglich. Somit wurde gezeigt, dass Vier-Neutrino-Oszillationen keine befriedigende Erklaerung aller verfuegbaren Daten ermoeglichen. Dieses Ergebnis legt den Schluss nahe, dass die Resultate des LSND Experiments nicht auf Neutrino-Oszillationen zurueckzufuehren sind, sondern durch einen anderen (bisher unbekannten) Effekt erklaert werden muessen.; eng: In the first part of the thesis a detailed investigation of elastic neutrino-electron scattering of solar neutrinos has been performed. If Neutrinos are furnished with electromagnetic moments and a suitable magnetic field exists inside the sun, the scattered electrons may show an asymmetry with respect to the azimuthal angle. An analytic investigation showed which information on electromagnetic neutrino moments one can obtain via a measurement of such an asymmetry. It was shown that in the cases of one Dirac-neutrino or two Majorana-neutrinos one cannot distinguish between a magnetic moment and an electric dipole moment using the azimuthal asymmetry. The importance of enegry averaging effects was pointed out. Further, data from the elastic neutrino-electron scattering experiment Super-Kamiokande was used to set bounds on electromagnetic neutrino moments. Asuming the so-called LMA-MSW oscillation solution of the solar neutrino problem, bounds on electromagnetic Majorana transition moments were calculated. It was shown that information from reactor neutrino experiments is complementary to solar neutrino experiments and a combined analysis of reactor and solar neutrino data has been performed. Further, a simulation of the futur solar neutrino experiment Borexino has been performed. This experiment will improve current bounds on electromagnetic neutrino moments by about one order of magnitude. In part two of the thesis neutrino oscillations in four-neutrino schemes have been investigated. Such schemes are considered to reconcile solar and atmospheric neutrino data with the hint for neutrino oscillations from the LSND experiment. To this aim a sterile neutrino is added to the three active neutrinos of the standard model. A global statistical analysis of all relevant data has been performed in the framework of four-neutrino oscillations. Especially, data from short-baseline experiments was analyzed, which give no indications of oscillations but provide important bounds on four-neutrino schemes. A global statistical analysis has been performed by combining these data with information from solar and atmospheric neutrino experiments and from the LSND experiment. All possible four-neutrino schemes can be divided into the so-called (3+1) and (2+2) schemes. It was shown that in (3+1) schemes the bounds from short-baseline experiments are in disagreement with the oscillations observed in LSND. Whereas in (2+2) schemes solar and atmospheric data are in disagreement with each other, because in both cases oscillations into active neutrinos are prefered, which is not possible in (2+2) schemes. Hence, it was shown that four-neutrino oscillations cannot provide a satisfactory explanation of all the data, including the LSND experiment. These results indicate that the LSND experiment should be explained by a new (currently unknown) effect.
• ac_no: AC03548592
• Hierarchical level: Monograph
• Statement of Responsibility: eingereicht von Thomas Schwetz

ger: Im ersten Teil der Dissertation wurde eine detaillierte Untersuchung elastischer Neutrino-Elektronstreuung solarer Neutrinos durchgefuehrt. Wenn Neutrinos elektromagnetische Momente besitzen, und im Inneren der Sonne ein geeignetes Magnetfeld existiert, kann eine Asymmetrie der gestreuten Elek...