Neutrinos, Forças múon-fílicas e a busca de uma Física para além do Modelo Padrão.
Neutrinos; oscilação de neutrinos; decaimento beta duplo; massa efetiva de Majorana; neutrinos estéreis; MiniBooNE; MicroBooNE; forças múon-fílicas; partícula escalar $S$; setores ocultos; anomalia $(g-2)_\mu$
Vamos investigar a origem da massa dos neutrinos e sua natureza (se são de Dirac ou de Majorana) com foco nos dados experimentais fornecidos pelos experimento MiniBooNE (Mini Boonster Neutrino Expiriment) e MicroBooNE (Micro Booster Neutrino Expiriment) e também na proposta do modelo de forças múon-fílicas \cite{deNiverville:2024mns} mediadas pela partícula escalar $S$. Para tanto vamos descrever os termos de massa dos neutrinos na formulação de Dirac e de Majorana, introduzir a matriz de mistura PMNS e tratar brevemente da probabilidade de oscilação de neutrinos no vácuo. No contexto do decaimento beta duplo, o modo sem neutrinos ($0\nu\beta\beta$) irá nos indicar que o neutrino é uma partícula de Majorana cuja taxa de decaimento depende da massa efetiva $\langle m_{\beta\beta}\rangle$. Tabelas comparativas dos elementos de matriz nuclear para $^{136}$Xe e $^{104}$Ru irão revelar incertezas da ordem de um fator 3 entre diferentes modelos teóricos. Os experimentos MiniBooNE e MicroBooNE, originalmente concebidos para estudar oscilações de neutrinos, também servem como plataformas para buscar partículas de setores ocultos.
O modelo múon-fílico analisado tem por finalidade propor uma partícula escalar $S$ a qual interage preferencialmente com múons e decai em dois fótons via loop de múons virtuais. A reinterpretação dos dados de corrente neutra do MiniBooNE e MicroBooNE por sua vez estabelece novos limites de exclusão no plano $(y, m_S)$, com um desvio padrão de $5\sigma$ de confiança na faixa de massa entre 10 e 60 MeV. Essa região é praticamente interessante por sua potencial conexão com a anomalia do momento magnético do múon $(g-2)_\mu$.
Conclui-se que os experimentos de linha de base curta, como MiniBooNE/MicroBooNE, mesmo que as incertezas nos elementos de matriz nuclear ainda limitem a extração precisa da massa efetiva de Majorana, tais plataformas experimentais são ferramentas capazes de investigar múltiplas frentes de uma Física além do Modelo Padrão e, portanto, há a necessidade de se continuar pesquisando sobre a massa dos neutrinos por meio de dados já existentes, novos dados experimentais e de se continuar com a elaboração de novos modelos teóricos testáveis.