Soy estudiante de pregrado en Física, tengo un conocimiento básico de Física de Partículas y Mecánica Cuántica pero nada de Teoría Cuántica de Campos.
Sé que la mezcla de neutrinos requiere que los neutrinos sean masivos (pero ¿por qué? ¿Físicamente, los neutrinos no podrían mezclarse si no tuvieran masa?), y que su masa generalmente se estima que es inferior a un umbral superior.
Pero matemáticamente, ¿predice realmente el modelo estándar un límite superior en la masa de los neutrinos, o simplemente dice que no tienen masa? En el primer caso, ¿qué le impide predecir un límite inferior? En este último caso, entonces, ¿está mal?
Su pregunta se aborda en este documento . El modelo estándar tal como está puede acomodar neutrinos masivos, pero si los neutrinos tienen una masa y no se agregan neutrinos diestros, el modelo se vuelve no renormalizable. Agregar neutrinos diestros soluciona esto.
El modelo estándar no hace ninguna predicción de la masa de los neutrinos, pero tampoco predice ninguna de las masas de los fermiones. Las masas de leptones y quarks son parámetros de entrada.
El Modelo Estándar no 'dice' nada. Es un modelo que construimos, así que primero tenemos que decirle algo para que sepa sobre dicho asunto.
No había necesidad de que los neutriones fueran masivos cuando se construyó el modelo, por lo que no se pusieron términos de masa en su Lagrangiano.
Luego, algunos años después, se registraron estos experimentos de oscilación de neutrinos.
Como nota al margen, los experimentos en realidad buscaban desintegraciones de protones, pero terminaron sin encontrar ninguno de ellos y, en cambio, encontraron oscilaciones de neutrinos.
Así que los constructores del modelo volvieron a la mesa de dibujo, hicieron algunos cálculos y dieron con una descripción de las oscilaciones. Descubrieron que la probabilidad de medir una oscilación de neutrino es como
dónde es la diferencia en la masa de los dos neutrinos (el que 'solía ser' y el que oscila).
Entonces vemos que para que esta probabilidad sea distinta de cero, debemos tener es distinto de cero.
Pero para que ¡para ser distintas de cero, las masas de los neutrinos tienen que ser distintas de cero para empezar!
¡La diferencia entre cero y cero ciertamente no es distinta de cero!
Por eso llegaron a la conclusión de que, de hecho, los neutrinos deben ser masivos, aunque muy delgados.
Luego 'le dijeron' esta información al Modelo Estándar, y el Modelo Estándar ahora tiene neutrinos sin masa.
En resumen, la probabilidad de una oscilación depende de la (diferencia en la) masa(s) de los neutrinos, que es lo que nos permite concluir que no carecen de masa. Además, el Modelo Estándar no puede 'explicar' nada. Solo repite lo que le decimos (¡aunque hay que admitir que también lo hace bastante bien!).
Como se pudo encontrar rápidamente en una búsqueda en wikipedia , el modelo estándar 'clásico' de la física de partículas predice neutrinos sin masa . Por lo tanto, la evidencia experimental de las oscilaciones de neutrinos es una fuerte indicación de que al modelo estándar le falta algo de física importante.
Este no es un gran problema (¡aunque es un desafío emocionante!), ya que el Modelo Estándar no afirma ser una 'verdad absoluta'. Se sabe desde hace bastante tiempo que el Modelo Estándar es solo una teoría efectiva que funciona muy bien en la mayoría de las situaciones que son relevantes en las escalas de energía que son accesibles para nosotros en este momento, pero no pretende ser una teoría de todo. (que de todos modos no podría, ya que le falta la gravedad). Otro artículo de wikipedia enumera algunas posibles explicaciones para la masa y las oscilaciones de neutrinos observadas.
Ciro Santilli OurBigBook.com