Neutrinos. Oscilaciones, masas, naturaleza y violación de CP

Abstract

Resumen: Los neutrinos son las únicas partículas del Modelo Estándar cuya escala de masas aún se desconoce. Debido a su débil interacción con la materia, el diseño de experimentos capaces de medir las masas resulta extremadamente difícil. Este trabajo se centra en las diferentes propuestas teóricas para la generación de masas de neutrinos, como el Mecanismo de Higgs o el de seesaw. Se discuten las motivaciones para considerar a los neutrinos como partículas masivas y los principales experimentos que apoyan esta propuesta. Para hacerlo se discutirán las oscilaciones de neutrinos, así como los principales resultados experimentales que apoyan esta hipótesis, incluyendo los experimentos de oscilaciones de sabor estudiados en Super-Kamiokande o KamLAND y los experimentos de medidas directas de la masa como el KATRIN. Además se discute el papel de términos de masa de Dirac y Majorana en las diferentes extensiones del Modelo Estándar. Los resultados más actuales son compatibles tanto con la jerarquía normal como con la invertida y permiten obtener cotas cada vez más precisas para las masas de los neutrinos. Finalmente, se exponen las ventajas teóricas que presenta el mecanismo de seesaw y las predicciones asociadas al carácter de Majorana de los neutrinos.

Abstract: Neutrinos are the only fundamental particles in the Standard Model whose absolute mass scale remains unknown. Due to their extremely weak interaction with matter, designing experiments capable of measuring their mass is particularly challenging. This work focuses on the main theoretical proposals for neutrino mass generation, such as Higgs and seesaw mechanisms. The motivation for considering neutrinos as massive particles is discussed, as well as the main experimental results that support this hypothesis, including flavor oscillation experiments like Super-Kamiokande and KamLAND, and direct measurement experiments such as KATRIN. The role of Dirac or Majorana mass terms in various extensions of the Standard Model is also discussed. Recent results are compatible with both normal and inverted neutrino mass orderings and allow increasingly precise bounds on their absolute mass scale. Finally, the advantages of the seesaw mechanism and the predictions related with the Majorana nature of neutrinos are presented.