Please use this identifier to cite or link to this item: http://hdl.handle.net/11422/29420

Type: Tese
Title: Atmospheric neutrinos analyses in the Deep Underground Neutrino Experiment
Author(s)/Inventor(s): Oliveira, Marcelo Ismerio Moreira Leite de
Advisor: Mello Neto, João Ramos Torres de
Abstract: Esta tese explora o potencial físico do experimento Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) com neutrinos atmosféricos, destacando seu papel em medidas de oscilação de alta precisão e em buscas por nova física. Foi desenvolvido um procedimento abrangente para o cálculo das taxas de eventos atmosféricos, incorporando modelos de seção de choque, incertezas de fluxo e efeitos nucleares, com aplicações em diversas análises dentro da colaboração. Um dos principais resultados é o primeiro estudo de violação de CP com neutrinos atmosféricos no DUNE totalmente simulado e reconstruído. Embora preliminar, este trabalho estabelece as bases para análises robustas de oscilações com sistemáticas e reconstrução aprimoradas. Para lidar com incertezas críticas, introduzimos tratamentos inéditos para a altura de produção de neutrinos e variações na densidade da matéria terrestre, implementando-os pela primeira vez no framework bayesiano MaCh3 para neutrinos atmosféricos. Validamos ainda o desempenho do algoritmo de reconstrução Pandora para neutrinos atmosféricos, demonstrando eficiência confiável em diferentes energias e topologias. Em conjunto, esses esforços fornecem a base metodológica e computacional para um programa abrangente de neutrinos atmosféricos no DUNE. Para próximos estudos, as ferramentas e frameworks aqui desenvolvidos apoiarão ajustes combinados com dados de feixe e de detector próximo, refinamentos no fluxo e nas seções de choque, além de maior sensibilidade à violação de CP, ao ordenamento de massas e a possíveis sinais de física além do Modelo Padrão.
Abstract: This thesis explores the physics potential of the Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) with atmospheric neutrinos, focusing on their role in precision oscillation measurements and searches for new physics. A comprehensive procedure was developed for calculating atmospheric event rates, incorporating cross-section models, flux uncertainties, and nuclear effects, with applications to multiple analyses within the collaboration. A key achievement is the first fully simulated and reconstructed atmospheric neutrino study of CP violation in DUNE. While preliminary, this work establishes the foundation for robust oscillation analyses with improved systematics and reconstruction. To address critical uncertainties, we introduced novel treatments of neutrino production height smearing and Earth matter density variations, implementing them for the first time in the MaCh3 Bayesian framework for atmospheric neutrinos. We further validated the performance of the Pandora reconstruction algorithm for atmospheric neutrinos, demonstrating reliable efficiency across energies and topologies. Together, these efforts provide the methodological and computational basis for a comprehensive atmospheric neutrino program in DUNE. Looking ahead, the tools and frameworks developed here will support combined fits with beam and near-detector data, refined flux and cross-section tuning, and enhanced sensitivity to CP violation, mass ordering, and possible physics beyond the Standard Model.
Keywords: Neutrinos atmosféricos
Oscilações de neutrinos
Violação de CP
Ordenamento de massas
Deep Underground Neutrino Experiment
Inferência Bayesiana
MaCh3
Incertezas sistemáticas
Efeitos da matéria terrestre
Reconstrução de eventos
Atmospheric neutrinos
Neutrino oscillations
CP violation
Mass ordering
Deep Underground Neutrino Experiment
Bayesian inference
Systematic uncertainties
Earth matter effects
Event reconstruction
Subject CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::FISICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Física
Production unit: Instituto de Física
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: 8-Oct-2025
Publisher country: Brasil
Language: eng
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Física

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