Exploration of possible signals beyond special relativity using high-energy astroparticle physics
El Modelo Estandar de la física de partículas y la Relatividad General son los modelos de física fundamental mas exitosos de los que disponemos hoy en día. Sin embargo, los intentos de construir un modelo que unifique el conocimiento de ambas y amplíe su rango de validez han sido infructuosos, debid...
| Autores: | , , |
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| Tipo de recurso: | tesis de maestría |
| Estado: | Versión publicada |
| Fecha de publicación: | 2023 |
| País: | España |
| Institución: | Universidad de Zaragoza |
| Repositorio: | Zaguán. Repositorio Digital de la Universidad de Zaragoza |
| OAI Identifier: | oai:zaguan.unizar.es:129540 |
| Acceso en línea: | http://zaguan.unizar.es/record/129540 |
| Access Level: | acceso abierto |
| Palabra clave: | física física de partículas astronomía y astrofísica física teórica de altas energías |
| Sumario: | El Modelo Estandar de la física de partículas y la Relatividad General son los modelos de física fundamental mas exitosos de los que disponemos hoy en día. Sin embargo, los intentos de construir un modelo que unifique el conocimiento de ambas y amplíe su rango de validez han sido infructuosos, debido al diferente papel que juega el espacio-tiempo en cada uno.<br />Para poder construir esta teoría de nueva física, seria muy útil información experimental que guíe los desarrollos teóricos. Sin embargo, se espera que las energías a las que dichos efectos son claramente manifiestos sean del orden de la escala de Planck, energías que quedan muy por encima de aquellas que somos capaces de alcanzar a día de hoy en nuestros experimentos y en las observaciones astrofísicas de mas alta energía. De ahí la importancia de trabajos que se centren en la búsqueda de huellas de esta nueva física a energías menores. El objetivo de esta tesis es estudiar posibles señales de física mas allá de Relatividad Especial en uno de los escenarios mas favorables para ello, la física de astropartículas de muy alta energía.<br />En los Capítulos 1 y 2 se presentan los ingredientes fundamentales de este estudio: los diferentes astromensajeros (neutrinos, rayos gamma y rayos cósmicos), y las diferentes formas de ir mas allá de Relatividad Especial (Violación de la Invariancia Lorentz y Relatividad Doblemente Especial). En el Capitulo 2, también se desarrolla el uso de la aproximación colineal, una propiedad de las interacciones de muy alta energía que nos permitíra simplificar el calculo de anchuras de desintegración y anchuras eficaces.<br />En el Capitulo 3 consideramos un modelo de Violación de la Invariancia Lorentz con neutrinos superluminicos. Dicho modelo convierte a los neutrinos en partículas inestables, permitiendo que decaigan mediante la emisión de pares electrón-positrón y neutrino-antineutrino.<br />Encontramos que considerar este modelo nueva fisica tiene importantes consecuencias en el flujo de neutrinos esperado en la Tierra, concretamente, la aparición de un corte en el espectro, precedido de una pequeña acumulación.<br />En el Capitulo 4 repetimos este análisis considerando neutrinos producidos durante la propagación de rayos cósmicos de muy alta energía. Encontramos que la existencia de un corte en el espectro puede hacer desaparecer el pico de neutrinos cosmogénicos que uno esperaría<br />ver como consecuencia de las interacciones de los rayos cósmicos con el Fondo Cósmico de Microondas. Ademas de ello, la acumulación previa al cutoff puede coincidir con el pico producido por las interacciones de los rayos cósmicos con el Fondo de Luz Extragalactico, incrementando la probabilidad de detectarlo.<br />En el Capitulo 5, estudiamos los efectos de la Relatividad Doblemente Especial en la propagación de rayos gamma. Podemos diferenciar dos implicaciones fenomenológicas diferentes: los efectos sobre el flujo y las anomalías en la diferencia de tiempos vuelo. Referente al primero, hemos considerado el modelo concreto (DCL1) y estudiado sus consecuencias en la transparencia del universo. Como resultado encontramos, respecto del caso de Relatividad Especial, un decremento (asintóticamente constante) de la transparencia a altas energías, precedido de un aumento. En el mismo capitulo también presentamos un modelo complemente general, y compatible con la Localidad Relativa de las interacciones, para la diferencia en tiempos de vuelo entre fotones de alta y baja energías en un espacio-tiempo llano.<br />Finalmente, en el Capitulo 6 recopilamos y resumimos los resultados mas importantes, limitaciones, y posibles futuras extensiones de este trabajo.<br /> |
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