¿Es la masa de neutrinos realmente física "más allá del modelo estándar"?

Tomé un curso de posgrado en "Unificación" durante mi maestría en Física. Las notas de la conferencia tienen cosas como "se predice que los neutrinos no tendrán masa" y "la física de las señales de masa de neutrinos va más allá del modelo estándar".

Sin embargo, ¿los neutrinos diestros no están incluidos en el modelo estándar porque nadie los observó con certeza? No existe un término de masa de neutrino análogo a los quarks o electrones porque solo los de mano izquierda están en el SM, pero si los de mano derecha no se incluyeron a propósito, ¿cómo es esto una predicción? ¿No es consecuencia directa de no incluir a los diestros...?

Si hay neutrinos estériles diestros (que no sienten la fuerza débil), ¿no podemos simplemente agregar un término análogo de neutrino singlete diestro, al igual que para el electrón? Luego, simplemente "extendemos" el modelo estándar, eso no es una nueva física más allá de eso.

Entiendo que si son partículas de Majorana, y si hay un término de masa de Majorana, entonces, por ejemplo, el campo de Higgs debe ser un triplete, o si agregamos un término de masa de Majorana y Dirac, existe el mecanismo de balancín que predice algunas partículas nuevas, pero incluso entonces, eso no se siente como "nueva Física", y se siente como la extensión del SM, no como algo "más allá".

Basado en tratar de encontrar preguntas similares a las mías aquí, realmente me parece que no se predice que los neutrinos no tengan masa, supongo que solo estoy buscando confirmación. Entonces, mi verdadera pregunta es, ¿alguna de las extensiones del SM para agregar masa de neutrinos señala una nueva física ? ¿Qué cuenta como nueva física ? Creo que sería algo así como una quinta fuerza. No estoy seguro de cuál es el acuerdo general sobre la "nueva física".

Esto es similar a esta pregunta. ¿Por qué se toma en serio la leptogénesis? . Estaré interesado en ver qué respuestas obtienes.

Respuestas (3)

Entonces, mi verdadera pregunta es, ¿alguna de las extensiones del SM para agregar masa de neutrinos señala nueva física? ¿Qué cuenta como nueva física? Creo que sería algo así como una quinta fuerza. No estoy seguro de cuál es el acuerdo general sobre la "nueva física".

Su pregunta se basa en una opinión y no hay una respuesta sólida. Muchas preguntas en este sitio lo abordan, y depende de usted responderlas. El SM es un término vago diseñado específicamente para dar cabida a su abuso sistemático. Se introdujo para evitar preguntas pedantes sobre si algo es parte del "modelo Weinberg-Salam" o no. Hoy en día, representa el grupo de calibre quiral EW y los acoplamientos Higgs Yukawa que dan masa a los fermiones de manera consistente con ese grupo quiral, en particular los quarks tipo arriba y abajo, y los leptones cargados y, si es necesario., neutrinos también, a través del mismo mecanismo. Entonces, incluso si no se sabía que los neutrinos eran masivos en ese momento, y por lo que el acoplamiento de Yukawa no tenía una buena razón para escribirlo, cualquier estudiante bien intencionado nunca tuvo dudas sobre su legitimidad. Los gráficos de pared de la escuela secundaria de hoy incluyen masas de neutrinos.

Por lo tanto, la discusión interminable sobre "parte del modelo estándar" o no es esencialmente teológica y una evaluación subjetiva de lo que significa "acuerdo general". La pregunta adecuada es "acomodado en el SM". Si/cuando nuevos elementos como las masas de Majorana, etc., se observan y aceptan experimentalmente, finalmente entrarían en un SM "nuevo/mejorado", ese es el "estándar" en el nombre; y desarrollar su desarrollo final. Una vez más, el término fue inventado por Pais y Treiman en 1975 precisamente para que la gente desistiera de discutir sobre este tipo de cosas.

Gracias por tu comentario. Según lo que dices, me parece que la gente sigue usando los términos "nueva física" o "más allá del modelo estándar" para que suene sensacional. Siempre tuve la sensación, por los artículos de divulgación científica, de que se trataba de una especie de magia negra inexplicable, hasta que aprendí cómo funciona matemáticamente. Ahora solo parece mejorar algo que ya existe (en este caso, extender el SM), que es lo que los físicos han estado haciendo desde su existencia.
Spot on: sensacionalismo del "¡nosotros también!" amable y, de hecho, el periodismo científico popular ha estado avivando las llamas de la idea errónea, deliberada y alegremente. En última instancia, los físicos que se comunican con sus pares no tienen problemas para ser claros; son las frases engañosas en la redacción de propuestas, las declaraciones de los departamentos y los editores de la revista "Symmetry" las que enturbian las aguas.
Solo como comentario, no se observan neutrinos dextrógiros. Bien puede ser que la razón por la que no los vemos es porque no existen.
@nwolijin Obviamente. Ese es el punto. Se pueden acomodar en el SM y es posible que necesites poderes sobrenaturales para excluirlos.
@Cosmas Zachos, lo siento por haberte malinterpretado. ¿Está diciendo que los neutrinos diestros son de alguna manera un problema resuelto?
@nwolijin La pregunta no es sobre la realidad o no de los neutrinos quirales correctos. Es si encajan en el SM!

No incluir los neutrinos derechos en el Modelo Estándar es una predicción: predice que los neutrinos derechos no existen, o una declaración más mínima sería que no interactúan con todo lo demás que incluimos dentro del SM (incluidos los neutrinos izquierdos).

Tener neutrinos derechos estériles que no interactúan con los débiles está más allá del SM, decir que solo extienden el SM significa lo mismo. Ellos no son parte de eso ahora.

¿No es solo falta de observación, en lugar de una predicción? Normalmente se predice que las cosas existen y no que no existen. Podría predecir que cualquier cosa no existiría, y no incluirla en ninguna parte.
Por lo tanto, puede reformular la "falta de observación" a una predicción de que en los entornos experimentales que tenemos disponibles, los neutrinos correctos no son necesarios. Por supuesto, puedes predecir cualquier cosa para que no exista, pero si, por ejemplo, intentaras predecir que los electrones no existen, tendrías serios problemas para explicar los resultados experimentales del hombre, por lo que esta no es una buena predicción.
No parece que no incluirlos sea necesariamente un juicio de cualquier manera. Ninguna evidencia puede ser una razón para no incluirla todavía. Y una predicción negativa puede tener sentido. Si se le ocurriera una nueva teoría que prohíba los neutrinos de la mano derecha, predecir que no existen sería una consecuencia que podría falsear la teoría, incluso si es difícil decir que es comprobable.

La razón por la que los neutrinos masivos se consideran más allá del modelo estándar (BSM) es porque incluso si desea agregar la masa de neutrinos de la manera más directa: agregue una corriente de neutrinos dextrógiros y haga que se acople al Higgs, entonces simplemente haga que el acoplamiento sea arbitrariamente pequeño para que coincida con la masa del neutrino; todavía le deja un problema. No hay razón por la que no puedas escribir un término de masa de Majorana y decir que contribuye a la masa del neutrino. Entonces, o el neutrino todavía tiene una contribución de masa Majorana (que es nueva física), o no la tiene. Si no tiene un término de Majarona debe haber una razón. Esa razón sería algo así como una nueva simetría que prohibe los términos majoranos. Esa nueva simetría también sería BSM. Así que en este momento no hay forma de agregar masa de neutrino sin que sea una nueva física.