¿Los antineutrinos sin masa en el modelo estándar son dextrógiros o quirales dextrógiros?

Para los fermiones sin masa, su quiralidad (que determina bajo qué representación del grupo de Lorentz se transforman) y su helicidad (proyección del espín en tres momentos) los valores propios son los mismos. Para los antifermiones sin masa, es exactamente lo contrario (ver, por ejemplo, Itzykson & Zuber, Eq. (2-103) y el texto a continuación).

Cuando hablamos de qué partículas se acoplan a W bosones en el modelo estándar, muchas fuentes dicen "fermiones zurdos y antifermiones diestros". Sabiendo que muchas referencias usan "..-handed" en términos de "..-quiral", esto no es un problema para los fermiones (ya que la quiralidad y la helicidad son las mismas en el límite sin masa), pero para los antifermiones, esta distinción es importante .

Pregunta: ¿Es un antineutrino que participa en la interacción con un W bosón diestro o quiral derecho?

Mis pensamientos son los siguientes: los fermiones en el SM se implementan a través de dobletes quirales izquierdos y singuletes quirales derechos. El W los bosones solo interactúan con los dobletes. Esta interacción se puede escribir como (por ejemplo, "Introducción a la SM de la física de partículas" de Cottingham & Greenwood, ecuación (12.15)):

L = − gramo 2 2 v mi L † σ ~ m mi L W m + + . . .
dónde ψ es el doblete quiral izquierdo. Dado que una conjugación hermitiana intercambia las repeticiones (0,1/2) y (1/2,0) del grupo de Lorentz, esto significa que, por ejemplo, una izquierda quiral mi L y un derecho-quiral v L † reunirse. Conclusión: el W los bosones interactúan con los fermiones quirales izquierdos y los antifermiones quirales derechos. Esto implicaría que los neutrinos y antineutrinos (sin masa) en el SM son zurdos, ya que un antineutrino quiral derecho es zurdo.

Respuestas (1)

Hay muchas preguntas en este sitio sobre quiralidad versus helicidad, pero puede aclararlas todas simplemente recordando que la helicidad es una propiedad de las partículas (ya que se define en términos del momento y el giro de una partícula), y la quiralidad es una propiedad de campos (ya que se define en términos de las propiedades de transformación de Lorentz de un campo). Los campos son construcciones matemáticas que crean y aniquilan partículas. No tiene sentido decir que una partícula tiene la "misma" quiralidad y helicidad, porque las partículas no tienen quiralidad, los campos sí.

Por ejemplo, en QED, un campo de espinor de Weyl quiral izquierdo ψ con cargo 1 aniquila una partícula de helicidad izquierda con carga 1 y crea una partícula de helicidad recta con carga − 1 . Y el campo de espinor de Weyl quiral derecho ψ ′ ≡ ψ † tiene carga − 1 y aniquila una partícula de helicidad recta con carga − 1 , y crea una partícula de helicidad izquierda con carga 1 .

Entonces, si ves una partícula de helicidad izquierda con carga 1 , no tiene sentido preguntar qué quiralidad es. Puede ser aniquilado por un campo quiral izquierdo y puede ser creado por un campo quiral derecho. Con qué campo escribes el Lagrangiano es puramente una cuestión de convención; a veces la gente incluso usa ambos, dependiendo de cuál sea más conveniente en ese momento.

En el Modelo Estándar con neutrinos sin masa, todos los neutrinos tienen helicidad izquierda y todos los antineutrinos tienen helicidad derecha. Según las convenciones estándar, el campo de neutrinos es quiral por la izquierda, pero a menudo también se trabaja con su conjugado, que es quiral por la derecha. Como puede ver en los párrafos anteriores, qué quiralidad está "realmente" en juego es en realidad una pregunta sin sentido.

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