Φυσική των νετρίνων ως ανίχνευση για φυσική πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου

Σκουμπούρης, Νικόλαος; Skoumpouris, Nikolaos

dc.contributor.author	Σκουμπούρης, Νικόλαος	el
dc.contributor.author	Skoumpouris, Nikolaos	en
dc.date.accessioned	2026-03-02T11:57:55Z
dc.date.available	2026-03-02T11:57:55Z
dc.identifier.uri	https://dspace.lib.ntua.gr/xmlui/handle/123456789/63679
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.26240/heal.ntua.31374
dc.rights	Αναφορά Δημιουργού 3.0 Ελλάδα	*
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/gr/	*
dc.subject	Ταλαντώσεις νετρίνων	el
dc.subject	Μάζα Majorana ή Dirac	en
dc.subject	Μηχανισμός τραμπάλας τύπου-I	el
dc.subject	Στείρα νετρίνα	el
dc.subject	Πίνακας PMNS	el
dc.subject	Neutrino oscillations	en
dc.subject	Majorana vs Dirac mass	en
dc.subject	Type-I seesaw	en
dc.subject	Sterile neutrinos	en
dc.subject	PMNS matrix	en
dc.title	Φυσική των νετρίνων ως ανίχνευση για φυσική πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου	el
dc.title	Neutrino Physics as a probe for Physics Beyond the Standard Model	en
heal.type	bachelorThesis
heal.classification	Φυσική	el
heal.language	el
heal.access	free
heal.recordProvider	ntua	el
heal.publicationDate	2025-07-15
heal.abstract	The aim of the present work is to present a theoretical baseline in the neutrino sector, which links mass generation, flavour mixing and CP violation to experimentally measurable parameters. First, we lay the foundations regarding the way in which neutrinos can acquire mass beyond the Standard Model. We compare the purely Dirac and Majorana cases, while we also demonstrate that lifting lepton-number conservation naturally leads to a mixed scenario. The lepton sector is then enlarged with three sterile right-handed neutrinos that carry a heavy Majorana mass, realising a type-I seesaw mechanism that yields sub-eV masses. Next, we develop the standard parameterisation of the Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata mixing matrix, isolating the physical parameters for both mass scenarios. Using the Jarlskog invariant we demonstrate that leptonic CP violation vanishes whenever any physical degree of freedom is set to zero, thereby providing a key bridge between theory and experimental observation. We then translate the PMNS formalism into explicit, testable predictions for flavour oscillations. We derive the general three-flavour transition probability in vacuum, and examine the two-flavour approximation, determining when the simpler form suffices. Finally, we analyse the principal experiments that determined each PMNS mixing angle. Super-Kamiokande fixed the atmospheric angle θ23 through the zenith-angle dependence of νμ disappearance, delivering the first compelling evidence for flavour change. The Sudbury Neutrino Observatory by comparing charged and neutral current channels, resolved the solar-neutrino puzzle, confirming flavour oscillation and determining at the same time θ12. Daya Bay, observing antineutrino disappearance via inverse β decay at multiple baselines, decisively measured a non-zero reactor angle θ13, overturning the till then dominant assumption θ13≈0. These results largely complete the mapping of oscillation parameters, leaving only the phase δCP outside the scope of the present thesis. In the epilogue, we discuss in brief upcoming experiments that aim to clarify the absolute mass ordering, CP violation, and the nature of mass, Dirac or Majorana.	en
heal.abstract	Στόχος της παρούσας εργασίας είναι να παρουσιάσει ένα θεωρητικό υπόβαθρο στο τομέα των νετρίνων, το οποίο να συνδέει τη γένεση μάζας, τη μίξη γεύσεων και παραβίαση CP με πειραματικά μετρήσιμες παραμέτρους. Αρχικά, θέτουμε τις βάσεις ως προς τον τρόπο με τον οποίο τα νετρίνα δύνανται να αποκτήσουν μάζα πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου. Συγκρίνουμε τις αμιγώς Dirac και Majorana περιπτώσεις, ενώ καταδεικνύουμε ότι η άρση της διατήρησης λεπτονικού αριθμού οδηγεί φυσικά σε ένα μεικτό μοντέλο. Τέλος, επεκτείνουμε τον λεπτονικό τομέα με τρία στείρα δεξιόστροφα νετρίνα, τα οποία αποκτούν μια βαριά μάζα Majorana, υλοποιώντας κατ’αυτόν τον τρόπο τον τύπου-Ι μηχανισμό τραμπάλας, ο οποίος εξασφαλίζει την ύπαρξη ύπο-eV μαζών. Στη συνέχεια, αναπτύσσουμε τη κανονική παραμετροποίηση του Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata πίνακα μίξης, απομονώνοντας στη πορεία τις φυσικές παραμέτρους για τις δύο περιπτώσεις μάζας. Μέσω της σταθεράς Jarlskog αποδεικνύεται πως η λεπτονική παραβίαση CP εκμηδενίζεται, όταν εξαφανίζεται οποιοσδήποτε φυσικός βαθμός ελευθερίας, εδραιώνοντας έτσι μια σημαντική γέφυρα μεταξύ θεωρίας και πειραματικών παρατηρήσεων. Μετατρέπουμε κατόπιν το φορμαλισμό του PMNS σε ρητές και ελέγξιμες προβλέψεις για τις ταλαντώσεις γεύσεων. Εξάγουμε τη γενική πιθανότητα ταλάντωσης τριών γεύσεων στο κενό και εξετάζουμε τη προσέγγιση δύο γεύσεων, προσδιορίζοντας πότε η απλουστευμένη περίπτωση αρκεί. Τέλος, αναλύουμε τα βασικότερα πειράματα που προσδιόρισαν καθεμιά από τις γωνίες μίξης του PMNS. Το Super-Kamiokande καταγράφοντας την εξάρτηση της εξαφάνισης νμ από τη zenith γωνία, καθόρισε την ατμοσφαιρική γωνία θ23, και παρείχε τις πρώτες σημαντικές ενδείξεις μετάβασης γεύσης. Το Sudbury Neutrino Observatory, συγκρίνοντας κανάλια φορτισμένου και ουδέτερου ρεύματος, έλυσε το πρόβλημα των ηλιακών νετρίνων, επιβεβαιώνοντας τη ταλάντωση γεύσεων και προσδιορίζοντας παράλληλα την ηλιακή γωνία θ12. Το Daya Bay παρατηρώντας εξαφάνιση αντινετρίνων μέσω αντίστροφης διάσπασης β σε πολλαπλές γραμμές βάσεων (baselines), μέτρησε οριστικά μια μη μηδενική γωνία πυρήνα θ13, καταρρίπτοντας τη μέχρι τότε επικρατούσα υπόθεση θ13 ≈0. Τα αποτελέσματα αυτά, συμπληρώνουν σε μεγάλο βαθμό τη χαρτογράφηση των παραμέτρων ταλάντωσης, αφήνοντας ουσιαστικά μόνο τη φάση δCP εκτός του πεδίου της παρούσας εργασίας. Στον επίλογο συζητούνται συνοπτικά μελλοντικά πειράματα που αποσκοπούν στη διευκρίνηση της απόλυτης κατάταξης των μαζών, παραβίασης CP και της φύσης της μάζας, Dirac ή Majorana.	el
heal.advisorName	Μαυρόματος, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Νικόλαος, Μαυρόματος	el
heal.committeeMemberName	Ήργες, Νικόλαος	el
heal.committeeMemberName	Φαράκος, Φώτιος	el
heal.academicPublisher	Εθνικό Μετσόβιο Πολυτεχνείο. Σχολή Εφαρμοσμένων Μαθηματικών και Φυσικών Επιστημών	el
heal.academicPublisherID	ntua
heal.numberOfPages	88 σ	el
heal.fullTextAvailability	false