Detailed Investigation of Electron Antineutrino Oscillations in the Daya Bay Experiment

Abstract

Observed disappearance of reactor antineutrinos in the short baseline in Daya Bay can be explained by the phenomenon of neutrino flavour oscillations. The analysis in standard three- neutrino framework provides the best measurement of mixing angle of θ13 and the value of effective mass squared difference ∆m2 ee with comparable precision with other experiments. The unprecedented precision of Daya Bay motivates us to extend our search beyond standard three-neutrino oscillation scheme. It this thesis, we have explored two scenarios of possible physics Beyond Standard Model (BSM). We have tested the fundamental symmetry of the nature by searching for the Lorentz Invariance violation effect within the framework of the Standard-Model Extension (SME). Such an effect could be observed as a deviation from three- neutrino oscillation prediction in the oscillated antineutrino spectrum. Since we have not observed any significant deviation, we have been able to set the limits on the SME parameters. Some of the limits were measured for the first time while some turned out not to be competitive with the measurement of other experiments. We have also performed search for Non-standard Interactions (NSIs) in the Daya Bay. Being forbidden in the Standard Model, these interactions are predicted by BSM theories for which...

Pozorovaný deficit reaktorových elektronových antineutrin na krátkých vzdálenostech v experimentu Daya Bay může být vysvětlen pomocí jevu oscilací neutrin. Měření, za předpokladu existence tří vůní neutrin, nám poskytuje nejpřesnější hodnotu směšovacího úhlu θ13 a hodnotu efektivního rozdílu kvadrátu hmotností m2 ee s přesností srovnatelnou s ostatními experimenty. Přesnost, s jakou měří experiment Daya Bay tyto parametry, nás motivuje k rozšíření našeho zkoumání za hranice standardních oscilací se třemi vůněmi neutrin. V této práci jsme zkoumali dva možné scénáře fyziky za Standardním Modelem (SM). Jako první jsme testovali platnost symetrie lorentzovské invariance pomocí hledání jejího narušení v rámci modelu Standard-Model Extension (SME). Narušení by bylo pozorováno jako odchylka od předpovědi standardních oscilací v zoscilovaném energetickém spektru antineutrin. Naše analýza poskytla limity na parametry SME, jelikož nebyla pozorována žádná výrazná odchylka od standardních oscilací. Některé z těchto limitů byly naměřeny vůbec poprvé. Za druhé jsme zkoumali možné efekty nestandardních interakcí (NI) v oscilacích v experimentu Daya Bay. Takové interakce jsou zakázané ve SM, ale mohou být dovolené v teoriích za SM, pro které je SM nízkoenergetická limita. Nestandardní interakce by se projevily v procesu...