Ensembles, altered dispersion relations and CPT violation in neutrino oscillations and charged lepton decays
Creators: name: Hollenberg, Sebastian
Publisher: name: Technische Universität Dortmund
Year: 2012
Subjects: subject: CPT-Verletzung
subject: Neutrinooszillationen
subject: Veränderte Dispersionsrelationen
subject: Zerfall geladener Leptonen
subject: 530

description: Die vorliegende Dissertation behandelt eine Beschreibung veränderter Dispersionsrelationen und CPT-verletzender Effekte in Neutrinooszillationen und dem Zerfall geladener Leptonen. Solche Phänomene können unter anderem im frühen Universum und in Modellen mit zusätzlichen Raumzeitdimensionen auftreten. Wir entwickeln eine Störungstheorie für den Kohärenzvektorformalismus von Neutrinooszillationen und einen vereinheitlichten Zugang für adiabatische und nichtadiabatische Neutrinooszillationen zwischen zwei Generationen in Neutrinoensembles mit endlicher Temperatur und generischen Potenzialen. Dabei vernachlässigen wir Dekohärenz des Ensembles und lösen die quantenkinetischen Gleichungen. Schließlich wenden wir die Methodik der Störungstheorie auf Neutrinoensembles an, in denen Dekohärenz auftritt. Darüberhinaus entwickeln wir eine nichtadiabatische Störungstheorie für Oszillationen zwischen einer beliebigen Anzahl von Neutrinos und Antineutrinos. Wir beziehen dabei Verletzung der Leptonzahl mit ein und behandeln diese als kleinen Störungsparameter. Es zeigt sich, dass eine kleine Leptonzahlverletzung im Vakuum verstärkt werden kann in Materie, welche die CP-Symmetrie bricht. Wir untersuchen weiterhin den Fall von Oszillationen zwischen zwei Neutrinogenerationen. Schließlich betrachten wir Modifikationen von geladenen schwachen Strömen durch Verletzung der CPT-Symmetrie bei niedrigen Energien. Wir untersuchen Zerfälle von Myonen und Antimyonen und verwenden die Vorhersage für deren unterschiedliche Lebensdauern, um die Größenordnung der CPT-verletzenden Parameter einzuschränken. Weiterhin untersuchen wir die differentiellen Zerfallsraten von Myonen und Antimyonen.
description: This thesis introduces a description of altered dispersion relations and CPT-violating effects in neutrino oscillations and charged lepton decays. Such phenomena can arise, e.g., in the early Universe and models with extra spatial dimensions. We develop a perturbation theory for the coherence vector description of neutrino oscillations and propose a unified approach to adiabatic and nonadiabatic two-flavor oscillations in neutrino ensembles with finite temperature and generic potential terms. We neglect ensemble decoherence and solve the associated quantum kinetic equations. Eventually, we apply the methodology of said perturbation theory to neutrino ensembles in the presence of decohering interactions. Moreover, we develop a nonadiabatic perturbation theory for oscillations involving an arbitrary number of neutrinos and antineutrinos. We include lepton-number violation in the approach and treat it as a small perturbation parameter. We find that small lepton-number violation in vacuo can be enhanced in CP-odd matter and apply the formalism to the twogeneration case. Finally, we investigate low-energy CPT-violating modifications in charged current weak interactions. We analyze muon and antimuon decays and, using the difference in their lifetimes, put bounds on the CPT-violating parameters. We also elaborate on muon and antimuon differential decay rates.