¿Cuál es el significado detrás del parámetro de oscilación de neutrinos?

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¿Cuál es el significado detrás del parámetro de oscilación de neutrinos?

masa
Física
neutrinos
modelo estandar
partículas fisicas
más allá del modelo estándar

usuario44391

Por lo que puedo decir, hay 6 parámetros que describen cómo oscila un neutrino: 2 diferencias de masa al cuadrado, 3 ángulos de mezcla y otro parámetro que no entiendo en absoluto (delta). Por lo tanto tengo tres preguntas:

Entiendo que las 2 diferencias de masa son suficiente información para las tres masas, pero aún no podemos medir la masa real. ¿Este límite se debe a la tecnología actual o es la diferencia de masa al cuadrado la información más fundamental sobre la masa que posiblemente podríamos adquirir?
¿Qué representan exactamente los ángulos de mezcla físicamente? ¿Tienen todos la misma importancia y, de ser así, por qué se ha estudiado tan relativamente poco el ángulo theta-13? También he leído que un ángulo theta-13 distinto de cero sugiere una asimetría entre la materia y la antimateria. ¿Cómo es eso y por qué el ángulo 13 en particular sobre los otros ángulos?
¿Qué es el parámetro delta? Sé que la tecnología actual no tiene la capacidad de medirlo, pero la próxima generación (con suerte) lo hará. ¿Qué representa este parámetro y qué implicaciones tendría medirlo?

danu

Respuesta a 1): las partículas son una mezcla de estados propios de masa y, por lo tanto, no TIENEN una masa bien definida.

dmckee --- gatito ex-moderador

@Danu: la base de sabor y la base de masa son descripciones válidas y equivalentes del sistema. Los estados de sabor no tienen una masa bien definida, pero igualmente importante los estados de masa no tienen un sabor bien definido.

usuario12262

@Danu: " Las partículas son una mezcla de estados propios de masa y, por lo tanto, no TIENEN una masa bien definida ". - Cierto para procesos débiles en los que participa (se produce) un leptón cargado de masa/sabor definido, es decir,

e^{-}

$e^-$ ,

e^{+}

$e^+$ ,

μ^{-}

$\mu^-$ ,

μ^{+}

$\mu^+$ ,

τ^{-}

$\tau^-$ , o

τ^{+}

$\tau^+$ . Pero algunos pingüinos de orden superior se descomponen , como (los extremadamente raros)

B^{-} \to ν \bar{ν} D^{* -}

$B^- \rightarrow \nu \overline{\nu} D^{*-}$ puede proceder por "la mezcla justa" de procesos débiles (virtuales), produciendo "la mezcla justa" de procesos débiles

ν

$\nu$ estados propios para tener una masa bien definida.

usuario12262

@dmckee: " Los estados de sabor no tienen una masa bien definida [...] " -- Este uso del término " estado de sabor " (como si fuera distinto de " estado de masa ") cuando se refiere a neutrinos es inconsistente con el uso del término " estado de sabor " tal como se utiliza para referirse a los quarks oa los leptones cargados (donde es sinónimo de " estado de masa "). Para usar la terminología de manera consistente, puede ser mejor decir que (en todos los casos) "Los estados (eigen) débiles no tienen una masa bien definida ...".

danu

@dmckee Estaba, por supuesto, asumiendo que OP estaba hablando de los estados de sabor/débiles (eigen-), que es como suelen aparecer en las tablas, etc.; usuario12262: interesante, ¡no estaba al tanto!

Melquíades

@ user12262 No veo la relación entre el proceso que mencionaste con los estados propios de masa de neutrinos. ¿Puedes dar más detalles?

usuario12262

@JSchwinger: " [...] ¿Puede dar más detalles? " -- 1. Con el modo indicado, esperaba dar un ejemplo de una descomposición que debe involucrar "procesos contribuyentes especialmente complicados (diagramas de Feynman)". Desafortunadamente, no lo es (pero involucra "simplemente

W

$W$ aniquilación"). Un mejor ejemplo de "pingüinos de orden superior" parece

B^{0} \to ν \bar{ν} ϕ .

$B^0 \rightarrow \nu \overline{\nu} \phi.$ 2. Es cierto que ni siquiera estoy seguro de que "tener contribuciones complicadas" sea relevante en absoluto (aunque, seguramente, "no estaría de más"). Así que mejor (empezo a) preguntar en consecuencia ...

usuario12262

pd En busca del decaimiento radiativo B --> phi gamma hay " Fig. 1: Uno de los diagramas de Feynman de orden principal " que nuevamente no corresponde a mi descripción (arriba; ya dos veces) de un "diagrama de pingüino de orden superior" . Aquí hay un intento más (¡bariones!):

Σ_{b}^{-} \to ν \bar{ν} Ξ^{-} .

$\Sigma_b^- \rightarrow \nu \overline{\nu} \Xi^-.$ El

Σ_{b}^{-}

$\Sigma_b^-$ ya se sabe que existe; el

Ξ^{-}

$\Xi^-$ , también, por supuesto; pero el modo de decaimiento sugerido debería ser extremadamente raro.

Respuestas (1)

¿Cuál es el significado detrás del parámetro de oscilación de neutrinos?

Respuesta a 1): las partículas son una mezcla de estados propios de masa y, por lo tanto, no TIENEN una masa bien definida.
@Danu: la base de sabor y la base de masa son descripciones válidas y equivalentes del sistema. Los estados de sabor no tienen una masa bien definida, pero igualmente importante los estados de masa no tienen un sabor bien definido.
@Danu: " Las partículas son una mezcla de estados propios de masa y, por lo tanto, no TIENEN una masa bien definida ". - Cierto para procesos débiles en los que participa (se produce) un leptón cargado de masa/sabor definido, es decir, $e^-$ , $e^+$ , $\mu^-$ , $\mu^+$ , $\tau^-$ , o $\tau^+$ . Pero algunos pingüinos de orden superior se descomponen , como (los extremadamente raros) $B^- \rightarrow \nu \overline{\nu} D^{*-}$ puede proceder por "la mezcla justa" de procesos débiles (virtuales), produciendo "la mezcla justa" de procesos débiles $\nu$ estados propios para tener una masa bien definida.
@dmckee: " Los estados de sabor no tienen una masa bien definida [...] " -- Este uso del término " estado de sabor " (como si fuera distinto de " estado de masa ") cuando se refiere a neutrinos es inconsistente con el uso del término " estado de sabor " tal como se utiliza para referirse a los quarks oa los leptones cargados (donde es sinónimo de " estado de masa "). Para usar la terminología de manera consistente, puede ser mejor decir que (en todos los casos) "Los estados (eigen) débiles no tienen una masa bien definida ...".
@dmckee Estaba, por supuesto, asumiendo que OP estaba hablando de los estados de sabor/débiles (eigen-), que es como suelen aparecer en las tablas, etc.; usuario12262: interesante, ¡no estaba al tanto!
@ user12262 No veo la relación entre el proceso que mencionaste con los estados propios de masa de neutrinos. ¿Puedes dar más detalles?
@JSchwinger: " [...] ¿Puede dar más detalles? " -- 1. Con el modo indicado, esperaba dar un ejemplo de una descomposición que debe involucrar "procesos contribuyentes especialmente complicados (diagramas de Feynman)". Desafortunadamente, no lo es (pero involucra "simplemente $W$ aniquilación"). Un mejor ejemplo de "pingüinos de orden superior" parece $B^0 \rightarrow \nu \overline{\nu} \phi.$ 2. Es cierto que ni siquiera estoy seguro de que "tener contribuciones complicadas" sea relevante en absoluto (aunque, seguramente, "no estaría de más"). Así que mejor (empezo a) preguntar en consecuencia ...
pd En busca del decaimiento radiativo B --> phi gamma hay " Fig. 1: Uno de los diagramas de Feynman de orden principal " que nuevamente no corresponde a mi descripción (arriba; ya dos veces) de un "diagrama de pingüino de orden superior" . Aquí hay un intento más (¡bariones!): $\Sigma_b^- \rightarrow \nu \overline{\nu} \Xi^-.$ El $\Sigma_b^-$ ya se sabe que existe; el $\Xi^-$ , también, por supuesto; pero el modo de decaimiento sugerido debería ser extremadamente raro.

dmckee --- gatito ex-moderador · Answer 1

Las masas reales son accesibles en teoría, pero no a partir de medidas de mezcla. Las mediciones cosmológicas podrían darnos un manejo útil de la suma de las masas (aunque hasta que no resuelvamos las cuestiones de la jerarquía, es posible que esto no brinde una respuesta única), o la combinación de un modelo mucho mejor de supernovas más una medición precisa de las diferencias en la llegada. tiempos de la luz y los frentes de onda de neutrinos de una supernova cuya distancia es bien conocida podrían dar las masas directamente.
Primero, su información está desactualizada, $\theta_{13}$ es ahora el más precisamente conocido de todos los ángulos de mezcla. ¡Ve a Daya Bay, Reno y Double Chooz! ¹ Ahora, lo que representan es un poco abstracto. Hmmm... son ángulos pero en un espacio matemático oscuro. En conjunto, especifican completamente el contenido de sabor de los estados de masa o el contenido de masa de los estados de sabor. Si eso no tiene ningún significado para ti, necesitas estudiar mecánica cuántica para entender la historia completa. Mientras tanto, puede pensar en ellos como parámetros en una expresión trigonométrica complicada que explica qué tan fuerte se mezclan los sabores en términos de distancia entre la producción y la detección y la energía del neutrino.
Finalmente $\delta_{CP}$ . Si, $\theta_{13}$ es distinto de cero (lo es) y $\delta_{CP}$ no es ni cero ni $\pi$ , entonces es posible que la mezcla de neutrinos no cumpla con la simetría llamada "CP". La simetría CP es la afirmación de que las leyes de la física se ven iguales si (a) cambias todas las partículas de materia en el sistema a antimateria y (b) reflejas el sistema a través de un punto. CP es bueno en la mayoría de los sistemas (en todos los sistemas que encontrará en la vida cotidiana), pero ya se sabe que se viola en algunas desintegraciones de quarks que violan el sabor. La cuestión es que creemos que la violación de CP podría explicar por qué el universo que vemos hoy es todo materia cuando creemos que comenzó siendo mitad materia y mitad antimateria. Solo las fuentes conocidas de violación de CP no parecen ser suficientes, por lo que encontrar otra fuente haría muy feliz a una gran clase de teóricos cosmológicos.

¹ Divulgación completa, yo era parte de Double Chooz.

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dmckee --- gatito ex-moderador

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