| Abstrakt: | Celem pracy jest teoretyczny opis procesu oscylacji neutrin, od ich powstania w akceleratorze,
przez propagację w materii, po detekcję, w przypadku wszystkich, dozwolonych w ramach kwantowej teorii pola oddziaływań. Oddziaływania te wyrażone będą przez modyfikację Lagrangianów ^MS opisanych dokładnie w rozdziale 1.4. Opis teoretyczny obecnych eksperymentów oscylacyjnych (z wykorzystaniem oddziaływań i/MS) bazuje na definicji stanu produkowanych neutrin jako stanu czystego. Jak pokazano w pracy, podejście to jest prawidłowe tylko w przypadku oddziaływań i^MS. W przypadku rozszerzenia oddziaływań kompletny opis stanu neutrina powinien zawierać również informację o oddziaływaniu prawych neutrin (o dodatniej skrętności). W tej sytuacji naturalnym podejściem jest rozszerzenie opisu przez stany czyste na formalizm macierzy gęstości. Opis
ten zdefiniowany i zastosowany zostanie zarówno do produkcji, oscylacji jak i detekcji neutrin. Przedmiotem pracy będą neutrina wytwarzane w sposób sztuczny przez akceleratory, dzięki którym uzyskujemy możliwość precyzyjnego określenia nie tylko wiązki neutrin, ale i doboru najlepszego miejsca na detektor. W rozdziale 5 przedstawione zostały obecne oraz planowane eksperymenty, badające neutrina akceleratorowe.
W celu wykrycia możliwych efektów fizyki poza Modelem Standardowym szczegółowo zostanie przeanalizowany proces produkcji neutrin z rozpadu pionu 7r+, zarówno w przypadku oddziaływań w i^MS, jak i oddziaływań Nowej Fizyki (rozdział 2). Kolejnym istotnym aspektem do zbadania jest wpływ Nowej Fizyki na oscylację neutrin w materii ziemskiej (rozdział 3). Szczegółowe obliczenia z wykorzystaniem Lagrangianów NF dla produkcji i oscylacji zawarte zostały w uzupełnieniach. Współczesne detektory w przypadku badających oscylację neutrin eksperymentów akceleratorowych oparte są na tarczach jądrowych (np. argon czy węgiel). W rozdziale 4, wykorzystując głęboko nieelastyczne rozpraszanie na nukleonach, omówiono proces detekcji w formalizmie macierzy gęstości zarówno dla neutrin Diraca jak i Majorany. Podana została również formuła pozwalająca określić ilość neutrin, które po oscylacji dotarły do detektora. Wpływ oddziaływań poza MS na poszczególne etapy: produkcji, oscylacji oraz detekcji został przeanalizowany na podstawie programu napisanego przez autora rozprawy, który pozwala wyznaczyć przekrój czynny procesu detekcji neutrin w przypadku zarówno
oddziaływań Modelu Standardowego jak i Nowej Fizyki (rozdział 6.2). Aby wskazać możliwości weryfikacji dodatkowych oddziaływań, przekroje czynne dla całego procesu obliczone zostały dla dwóch eksperymentów: OPERA, oraz NOi/A w ramach ograniczeń na parametry dodatkowych oddziaływań (rozdział 6.1). Analiza błędów systematycznych otrzymanych z obecnych danych eksperymentalnych wskazuje, iż wykrycie
efektów Nowej Fizyki generowanej przez oddziaływania prawoskrętne może być bardzo trudne lub nawet wręcz niemożliwe. Jednoznaczne wskazanie, który z modeli oddziaływań jest realizowany może zostać określone dopiero, gdy odpowiednio dobrze wyznaczone zostaną parametry oscylacyjne, oraz będzie się dysponować odpowiednio dużą statystyką przypadków neutrin w detektorach. Istotne również będą nowe i bardziej
precyzyjne ograniczenia na parametry. |