Mistura de sabor e violação de CP

Abstract

he aim of this thesis is the study of the properties of CP violation and flavor mixing in the Standard Model (SM) and in some of its extensions. We study the connection between both phenomena and their relation with the space formed by the replication of gauge multiplets, which will be called horizontal spaces, present in the models. The presence of such spaces in gauge theories is a necessary condition for the appearance of flavor mixing at the Lagrangian level. These identical multiplets can introduce new sources of CP violation, as in the mechanism of spontaneous CP violation (SCPV), and, sometimes, make difficult the analysis of the CP properties of the theory, due to the freedom to rotate the basis of such spaces. The relation between the replication of scalar multiplets and CP violation is investigated in extensions of the SM with N-Higgs-doublets. In the scalar potential of these models the necessary and sufficient conditions for explicit and spontaneous CP violation are studied and CP odd invariants, like the Jarlskog invariant in the SM, are found. In these class of models, the SCPV mechanism is illustrated in the 2-Higgs- and 3-Higgs-doublet models, and the restrictions imposed by the suppression of flavor changing neutral currents are also exposed. The soft CP violation is illustrated in a model based in the gauge group SU(3)L x U(1)N nd it is shown that it can accommodate the phenomenology of the CP violation of the neutral kaons system even when the CKM mechanism is switched off and all CP violation effects are mediated by exotic fermions. The flavor mixing phenomenon is investigated through neutrino flavor oscillations from the perspective of classical relativistic field theories taking localization aspects intoaccount to search for new effects and observable deviations from the usual oscillation formulas...

Esta tese visa ao estudo das propriedades de violação de CP e mistura de sabor no Modelo Padrão (MP) e em extensões do mesmo. Estudaremos a conexão entre os dois fenômenos e a relação com os espaços formados pela replicação de multipletos de gauge, os quais chamaremos de espaços horizontais, presentes nos modelos. A presença de tais espaços em teorias de gauge é condição necessária para o aparecimento de mistura de sabor ao nível lagrangiano. Esta pode introduzir novas fontes de violação de CP, como no mecanismo de violação espontânea de CP (VECP), bem como, às vezes, dificultar a análise das propriedades de CP da teoria devido à liberdade de rotação nesses espaços (transformações horizontais). A relação entre replicação de multipletos escalares e violação de CP é investigada em extensões do MP com N dubletos de Higgs. No potencial escalar desses modelos as condições necessárias e suficientes para a violação explícita e espontânea de CP são estudadas e invariantes ímpares por CP, como invariante de Jarlskog no MP, são encontrados. Nessa mesma classe de modelos, o mecanismo de violação espontânea de CP é ilustrado nos modelos com dois e três dubletos, conjuntamente com as restrições impostas pela necessidade de supressão das correntes neutras que trocam sabor. A violação soft de CP é ilustrada em um modelo baseado no grupo de gauge eletrofraco SU(3)L x U(1)N e mostrado que pode acomodar a fenomenologia de violação de CP no sistema dos káons neutros mesmo quando o mecanismo CKM é desligado e toda a assimetria CP é proveniente da troca de férmions exóticos. O fenômeno de mistura de sabor é investigado no âmbito da oscilação de neutrinos, sob o ponto de vista de campos clássicos relativísticos, que incluem aspectos de localização, a fim de procurar por novos efeitos e desvios...