Aniquilación de neutrinos y bosones

¿Sería teóricamente posible que un neutrino de alta energía y otro antineutrino de alta energía se aniquilen en un bosón?

¿Qué bosón(es) sería(n) posible(s) teóricamente?

  • uno o más fotones?
  • el bosón de Higgs?
  • bosón Z?
Creo que sería útil si las respuestas incluyen expresiones para las secciones transversales de los distintos procesos.

Respuestas (4)

El neutrino y el anti-neutrino pueden aniquilarse para crear un Z bosón Pero la masa del Z bosón está alrededor 90 GeV, por lo que para crear tal bosón, los neutrinos deben tener mucha energía.

En teoría, también podría crearse un bosón de Higgs, pero para eso se necesita una cantidad de energía aún mayor, ya que el bosón de Higgs es más pesado que el bosón de Higgs. Z bosón Además, el acoplamiento del bosón de Higgs a los neutrinos es extremadamente pequeño. El acoplamiento del bosón de Higgs es proporcional a la masa de los neutrinos. Se sabe que los neutrinos tienen una masa que no desaparece, pero es muy pequeña. Debido a la masa muy baja, el acoplamiento también es muy pequeño. Este no es un proceso que probablemente se va a observar en un experimento.

Por otro lado, la creación de fotones no es posible en absoluto. Los fotones se acoplan a la carga eléctrica. Los neutrinos son neutros, por lo que no se acoplan a los fotones.

Tal vez incluso más interesante que una aniquilación de neutrino-antineutrino sería la observación de una aniquilación de neutrino-neutrino. Si los neutrinos son sus propias antipartículas, los llamamos neutrinos de Majorana (en caso contrario, se llaman neutrinos de Dirac).

No sabemos si los neutrinos son Majorana o Dirac. Si observáramos una aniquilación neutrino-neutrino, sería una clara señal de que los neutrinos son Majorana. Pero los experimentos con neutrinos son notoriamente difíciles de llevar a cabo. El único experimento que conozco que busca una aniquilación neutrino-neutrino, es el doble sin neutrino β decaer _

Se pueden producir fotones (p. ej., el bosón Z se acopla a material cargado, o los neutrinos se acoplan directamente a W). Por supuesto, tales amplitudes son probablemente ridículas.
Lo siento, accidentalmente aprobé una edición, ahora revertida. Pero la edición cuestiona si "Si observáramos una aniquilación neutrino-neutrino, sería una señal clara de que los neutrinos son Majorana" debería terminar con Dirac. Yo creo que no.
Son aniquilaciones en W 0 bosones específicamente prohibidos?
Majorana tiene razón. Gracias por revertir la edición. Si existiera un físico W 0 , los neutrinos podrían acoplarse a él.
Estoy confundido. Pensé W0 = Z.
El W 0 bosón de la W triplete no es lo mismo que el Z bosón Ni las masas ni los acoplamientos son correctos. El Z bosón es una combinación lineal de W 0 y el estado singlete B 0 . Específicamente: Z = − pecado ⁡ θ W B 0 + porque ⁡ θ W W 0 , dónde θ W es el ángulo de Weinberg.
@pfnuesel Creo que su afirmación sobre el acoplamiento de Higgs con los neutrinos es imprecisa. En primer lugar, el acoplamiento de Higgs a los neutrinos no tiene nada que ver con el hecho de que el Higgs es mucho más pesado que los neutrinos. Segundo, ¿cómo sabemos que el acoplamiento correspondiente es pequeño? Ni siquiera conocemos el mecanismo responsable de la masa de los neutrinos. Si fuera una simple interacción de Yukawa, entonces tendrías razón. Pero recuerda que nunca se ha observado un neutrino dextrógiro en la naturaleza.
El acoplamiento del Higgs es proporcional a la masa del neutrino, no a la masa del Higgs, mejoré mi respuesta para que esto quede más claro. Y sí, no sabemos el mecanismo por el cual los neutrinos reciben masa. Simplemente asumí que es el mismo acoplamiento de Yukawa que para otras partículas elementales.
Espera, entonces, ¿qué sucede si dos partículas de baja energía: neutrino y anti-neutrino - chocan? ¿No aniquilan?
@Michael ¡hola! Todavía me pregunto sobre esto, ¡aparentemente!
@Michael (pasado y presente) ¿Por qué no haces una nueva pregunta entonces?

Sí, el bosón Z puede descomponerse en un neutrino y un antineutrino , y el proceso que describe es justo el tiempo inverso de esto.

Pero también debemos tener en cuenta que la creación de pares de fotones a través de la aniquilación de neutrino anti-neutrino es posible en órdenes superiores en la teoría de la perturbación (comenzando en el nivel de un bucle con el intercambio de leptones cargados y W ± bosón vectorial). De hecho, este proceso tiene una sección transversal muy pequeña debido al factor de supresión integral del bucle.

Una observación: si los neutrinos no tuvieran masa, incluso en la aniquilación de orden superior de v + v ¯ → γ γ estaría prohibido. La razón está relacionada con el teorema de Yang-Landau que establece que un objeto de espín no puede decaer en 2 fotones. Dado que con los neutrinos sin masa, la helicidad es equivalente a la quiralidad y solo interactúan el neutrino zurdo y el antineutrino dextrógiro, el sistema v + v ¯ formaría un objeto de espín 1, de ahí la interdicción. Ahora, dado que los neutrinos tienen masa, debería existir la posibilidad de que el quiral v ¯ R es una helicidad v ¯ L formando un sistema de espín 0
Estoy de acuerdo contigo en esto. Pero sabemos que los neutrinos tienen una masa minúscula que haría posible el proceso. También estaba pensando en diagramas de caja. Gracias @Paganini por el comentario.

El bosón Z puede decaer en un par neutrino-antineutrino. Su este proceso es el reverso de la decadencia.

La combinación directa con fotones es imposible, porque los fotones no interactúan débilmente y los neutrinos no interactúan electromagnéticamente.

La combinación directa con Higgs fue posible (en mi humilde opinión), porque no contradice una ley de conservación, pero creo que tiene una sección transversal extremadamente baja.

AFAIK en las explosiones de supernova, la aniquilación de neutrinos tiene una parte importante en los procesos.

¿Estabas pensando en la absorción de neutrinos? He visto estimaciones de que la capa de materia justo fuera del núcleo en el colapso de una supernova es lo suficientemente densa como para absorber ~10% del flujo de neutrinos producido dentro del propio núcleo; pero no recuerdo haber visto nada sobre la aniquilación de neutrinos antes.
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