Spontaneous symmetry breaking in collective neutrino oscillations

Sousa Seixas, David de (2014): Spontaneous symmetry breaking in collective neutrino oscillations. Dissertation, LMU München: Faculty of Physics

Abstract

We explore the phenomenon of spontaneous symmetry breaking in the context of collective neutrino flavor oscillations. Namely, we investigate the spontaneous breaking of isotropy in a homogeneous gas of neutrinos and of azimuthal isotropy in the context of core-collapse supernovae. For the homo- geneous gas, a simple one-dimensional model is analysed in order to demonstrate the phenomenon and understand the connection to the linearized stability analysis. The effect is then investigated in the context of isotropic emission from a supernova core. We show that an azimuthally isotropic flavor configuration is unstable under the differential equations of motion. We analyse the linear stability of propagation in the flavor state and the important consequences to the general prediction of collective flavor conversion. This symmetry-breaking instability is sensitive to the ordering of the neutrino masses.

Abstract

Wir untersuchen das Phänomen der spontanten Symmetriebrechung im Kontext kollektiver Neutrino-Flavour-Oszillationen. Insbesondere betrachten wir die spontane Brechung der Isotropie in einem homogenen Neutrinogas und die Brechung der azimuthalen Symmetrie im Kontext von Kernkollaps-Supernovae. Für das homogene Gas untersuchen wir ein einfaches eindimensionales Modell, um das Phänomen vorzuführen und die Verbindung zur lineariserten Stabilitätsanalyse herauszuarbeiten. Dann wird der Effekt im Kontext von isotroper Neutrinoausstrahlung aus einem Supernova-Kern angewandt. Wir zeigen, dass eine isotrope Flavour-Konfiguration unter den differ- entiellen Bewegungsgleichungen instabil ist. Wir analysieren die lineare Stabilität der Propagation im Flavour-Zustand und wichtige Konsequenzen für die allgemeine Vorhersage kollektiver Flavour- Konversion. Diese symmetriebrechende Instabilität wird von der Anordnung (“Hierarchie”) der Neutrinomassen beeinflusst.

• Item Type: Theses (Dissertation, LMU Munich)
• Keywords: Neutrino, flavor oscillations, supernova
• Subjects: 500 Natural sciences and mathematics; 500 Natural sciences and mathematics > 530 Physics
• Faculties: Faculty of Physics
• Language: English
• Date of oral examination: 14. October 2014
• 1. Referee: Raffelt, Georg
• Signature of the printed copy: 0001/UMC 22556