Promotionsvortrag von Dominik Hellmann

Wir untersuchen die Anwendbarkeit von Neutrino-Flavour-Oszillationen zur Einschränkung und Erforschung neuer Physikmodelle in verschiedenen Szenarien. Zunächst zeigen wir, dass eine Kopplung zwischen einem axionartigen Dunkle-Materie-Kandidaten und einem sterilen Neutrino mit veränderten Dispersionsrelationen genutzt werden kann, um die sterile Flavour-Komponente mit kosmologischen Messungen in Einklang zu bringen. Der zulässige Parameterraum des Modells wird bestimmt, indem die vorhergesagten Werte zentraler Größen mit experimentell extrahierten Werten verglichen werden.
Darüber hinaus diskutieren wir, wie astrophysikalische und atmosphärische Neutrinos zur Untersuchung effektiver niedrigenergie Modelle der Quantengravitation genutzt werden können. Wir schlagen vor, dass Neutrino-Oszillationen neue Möglichkeiten zur Erforschung eines hypothetischen fermionischen Dunkle-Materie-Sektors bieten, falls die Quantengravitation globale Quantenzahlen verletzt. Eine umfassende statistische Analyse wird durchgeführt, um die Sensitivität atmosphärischer Oszillationsexperimente wie IceCube gegenüber dieser Klasse von Modellen abzuschätzen.
Schließlich untersuchen wir mögliche Effekte der klassischen Gravitation auf die Neutrino-Flavour-Dynamik und deren Implikationen für aktuelle sowie zukünftige Neutrinoexperimente. Im Zuge dessen leiten wir eine Formel für die Amplitude von Neutrino-Flavour-Übergängen in gekrümmten Raumzeiten her.