Neutrino interactions beyond the standard model at dark matter experiments with solar neutrinos
Güneş nötrinolarıyla yapılan karanlık madde deneylerinde standart model ötesinde nötrino etkileşmeleri
- Tez No: 976065
- Danışmanlar: PROF. DR. MEHMET DEMİRCİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Parçacık fiziği, Particle physic
- Yıl: 2025
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Karadeniz Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Yüksek Enerji ve Plazma Fiziği Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Nötrinolar, yalnızca zayıf etkileşme yoluyla maddeyle etkileşen ve kütlelerinin çok küçük olması nedeniyle doğrudan tespiti son derece güç olan temel parçacıklardır. Standart Model (SM) çerçevesinde başlangıçta kütlesiz olarak kabul edilen nötrinoların deneyselolarak gözlemlenen salınımları, bu parçaçıkların sıfır olmayan kütlelere sahib olduğunu ortaya koymakta ve dolayısıyla SM'in eksikliğine işaret eden önemli bir gösterge sunmaktadır. Nötrino kütlelerinin kökeni ve doğası, parçacık fiziğinde açık bir problem olarak varlığını sürdürmekte ve yeni fizik senaryolarının geliştirilmesini gerektirmektedir. Bu tez çalışması, SM ötesi çeşitli etkileşme senaryolarını düşük enerjili güneş nötrinoların maddeyle olan etkileşmeleri üzerinden, özellikle karanlık maddenin doğrudan tespiti amacıyla inşa edilmiş deneylerin güncel verileri kullanılarak araştırmayı amaçlamaktadır.Güneş nötrinoları, bu deneylerde yalnızca önemli bir arkaplan kaynağı olmakla kalmayıp, aynı zamanda yeni fizik etkileşmelerini test etmek için doğal ve sürekli bir nötrino kaynağı olarak da işlev görmektedir. Dolayısıyla, güneş nötrino kaynaklı olayların detaylı biçimde modellenmesi, karanlık madde-nükleon saçılmalarına dair potansiyel sinyallerin ayrıştırılmasında kritik rol oynamaktadır. Bu bağlamda üç temel SM ötesi etkileşme mekanizması ele alınmıştır: (i) hafif aracı bozonlar aracılığıyla gerçekleşen yeni etkileşmeler, (ii) aktif-sterile nötrino geçiş manyetik momenti üzerinden elektromanyetik saçılma süreçleri ve (iii) yüklü Higgs bozonlarının katkı sağladığı yeni skaler etkileşmeler. Hafif aracı bozon modelleri, minimal yeni alan içeren genişletilmiş senaryoların düşük enerjili limitlerini temsil eder ve burada, özellikle anomali içermeyen U (1)′ uzantıları dikkate alınmıştır. Aktif-sterile nötrino geçiş manyetik momenti senaryosu kapsamında, akrif nötrinolar ile sterile nötrino arasındaki dipol etkileşmeler ele alınmıştır. Bu tür etkileşmeler, nötrinoların madde içerisindeki elektromanyetik alanlarla saçılmasına ve bunun sonucunda sterile nötrinoların üretimine olanak tanımaktadır. Bu mekanizma, özellikle kısa-tabanlı nötrino salınım deneylerinde gözlemlenen anomalilerin açıklanmasında öne çıkan alternatif yaklaşımlardan biridir. Son senaryo olarak üçlü-Higgs modelinde ortaya çıkan ve Majorana nötrino kütlelerini ağaç seviyesinde üretebilen yüklü Higgs bozonu dikkate alınarak nötrino saçılma sürecine katkıları incelenmiştir. SM ötesi bu senaryolar, güneş nötrinolarıyla gerçekleşen elastik nötrino-elektron saçılması ve koherent elastik nötrino-çekirdek saçılması süreçleri çerçevesinde incelenmiştir. Güneş nötrinolarının çeşni dönüşümleri hesaba katılarak, güncel düşük enerjili karanlık madde deneylerinden (CDEX-10, PandaX-4T ve XENONnT) elde edilen veri setleriyle istatistiksel analizler gerçekleştirilmiş ve ilgili model parametreleri üzerine üst sınırlar türetilmiştir. Elde edilen sınırlar, literatürde mevcut olan sonuçlarla karşılaştırmalı olarak değerlendirilmiş ve birçok senaryo için daha sıkı kısıtlamalar sağlandığı gösterilmiştir. Bu bulgular, özellikle düşük enerjili hassas ölçümlerin, yeni etkileşmeleri araştırmak adına yüksek potansiyele sahip olduğunu ortaya koymaktadır.
Özet (Çeviri)
In this work, we investigate the effects of new physics scenarios on solar neutrino-induced interactions in dark matter direct detection experiments. We consider new light mediator models, where a new light boson mediates additional neutrino interactions; the sterile neutrino dipole portal, which introduces transition magnetic moments between active and sterile neutrino states; and the Higgs triplet model, where singly charged Higgs bosons contribute to neutrino scattering processes. Our analysis focuses on two fundamental processes: elastic neutrino-electron scattering (EνES) and coherent elastic neutrino-nucleus scattering (CEνNS). We use datasets from the CDEX-10, PandaX-4T, and XENONnT dark matter experiments. By performing a χ2-analysis, we derive new and competitive constraints on the considered models from recent low-energy recoil data of these experiments. The analysis incorporates solar neutrino survival probabilities to account for flavor-dependent effects. For comparison, we also include limits from previous studies based on other experimental data. Our results demonstrate significantly improved sensitivity relative to existing bounds, highlighting the potential of low-energy solar neutrino measurements in advancing the search for physics beyond the Standard Model.
Benzer Tezler
- A study on DIM-8 neutral triple gauge couplings via ZZ production at future hadron colliders
Gelecek hadron çarpıştırıcılarında ZZ üretimi yoluyla DIM-8 yüksüz üçlü ayar kuplajları üzerine bir çalışma
SAFWA HAITHAM JAMEEL
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HALUK DENİZLİ
PROF. DR. ABDULKADİR ŞENOL
- Probing physics beyond the standard model through neutrino-electron scatterings
Nötrı̇no-elektron saçılımlarında yenı̇ fı̇zı̇k araştırılması
SELÇUK BİLMİŞ
Doktora
İngilizce
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İSMAİL TURAN
- Standart model ötesi fiziğin araştırılmasında nötrino etkileşmeleri
Investigation of the physics beyond the standard model via neutrino interactions
MURAT KÖKSAL
Doktora
Türkçe
2012
Fizik ve Fizik MühendisliğiZonguldak Karaelmas ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. İNANÇ ŞAHİN
- Standard model and beyond standard model studies in coherent elastic neutrino-nucleus scattering
Standart model ve standart model ötesi koherent elastik nötrino-çekirdek saçılması üzerine çalışmalar
SEVGİ KARADAĞ
Doktora
İngilizce
2025
Fizik ve Fizik Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET CEM GÜÇLÜ
PROF. DR. MUHAMMED DENİZ
- Study on non standard interaction of neutrino and unparticle physics with neutrino-electron scattering data at low energy in texono experiment
Texono deneyinde düşük enerjide nötrino-elektron saçılımından standart olmayan nötrino etkileşimleri ve unparticle fizik çalışılması
SELÇUK BİLMİŞ
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Fizik ve Fizik MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiFizik Bölümü
DR. MUHAMMED DENİZ
PROF. DR. MEHMET TEVFİK ZEYREK