¿Por qué la propagación de estados de masa de neutrinos puede describirse mediante soluciones de ondas planas?

No entiendo por qué la propagación de los estados propios de masa de neutrinos está dada por soluciones de ondas planas como se expresa en este artículo de Wikipedia .

Además de no estar acostumbrado a pensar en la imagen de Schrödinger cuando se trata de teorías cuánticas de campos, creo que no estoy entendiendo lo que significan los 'estados propios de masa' y los 'estados propios de sabor'. Por 'estados propios de masa' supongo que quieren decir que estos son estados propios de la teoría del neutrino libre. Entonces, los estados propios del sabor son estados propios de la teoría electrodébil, creo que sin la interacción con los leptones cargados.

Pero, dada esta comprensión, no estoy seguro de por qué los estados propios de masa se propagan como ondas planas en lugar de algo mucho más complicado porque no son estados propios del hamiltoniano que interactúa.

Creo que tiene que ver con la velocidad que varía ligeramente. Echa un vistazo a la masa efectiva de fotones y echa un vistazo a los respiradores aquí . Centrarse en la línea roja. Hay un alargamiento y acortamiento similar a una concertina.
Una descripción adecuada de la propagación de neutrinos (y, por lo tanto, de la oscilación de neutrinos) requiere usar el formalismo de paquete de ondas (una superposición de ondas planas) para evitar inconsistencias como la imposibilidad de conservar tanto la energía como el impulso para un estado entrelazado. Se describe adecuadamente en el libro de Giunti (capítulo 8).

Respuestas (1)

Tiene claro el significado de estado propio de masa y estado propio de sabor. Ese es un buen lugar para comenzar.

Ahora, recuerda que cada estado se puede escribir en términos de cualquier base en cualquier momento.

Entonces, trate los procesos de emisión, propagación e interacción (detección en un entorno experimental) así:

  • Una interacción débil produce un estado de sabor bien definido con un impulso particular gracias al operador de creación.

  • Ese mismo estado (con su impulso existente) también se describe en la base de masa (pero como una mezcla, en lugar de un estado propio), y como la partícula ahora está en movimiento libre, es esta base la que usamos para describir la evolución temporal de la estado. Los diferentes estados tienen diferentes frecuencias, lo que da lugar a una oscilación en el contenido de base de masa del estado.

  • El neutrino puede interactuar con cualquier materia que encuentre en el camino, pero debe hacerlo en un estado de sabor y la sección transversal para hacerlo depende de la amplitud de los estados de sabor apropiados, que a su vez dependen de la mezcla actual. de estados de masas. En cualquier caso, se observa que el neutrino tiene el impulso original.


Esto debería dar lugar a algunas preguntas, la más importante de las cuales es '¿Cómo puede ser el mismo el impulso para todos los diferentes estados de masa?' , que no es una cosa baladí. Ahora estoy oficialmente fuera de mi alcance, pero creo que ayuda que los neutrinos con los que experimentamos sean todos ultrarrelativistas.

La parte que no entiendo es aquella en la que asumes movimiento libre desde el punto donde se origina el neutrino (donde comienza el haz) hasta donde lo observas en tu detector. Eso me parece una locura: es QFT. Todo está siempre interactuando. Además, todavía no tengo muy claro por qué este es el factor de fase apropiado para el movimiento libre. El estado es un espinor, ¿no son sus soluciones libres diferentes de las de Klein-Gordon?
Hay un par de cosas aquí. Claro, es una teoría cuántica de campos, pero la única interacción es la fuerza débil que tiene un rango insignificante en energías MeV y GeV, por lo que no te preocupes mucho por eso, pero existe el "efecto de materia" que explica eso : -Realmente es una pequeña corrección en la mayoría de los contextos experimentales, por lo que tratarlo como una partícula libre es el lugar correcto para comenzar.
En segundo lugar, el estado puede ser Dirac o puede ser Majorana, pero en cualquier caso es ultrarrelativista (al menos en contextos experimentales), por lo que el giro realmente no se involucra. Además, debo advertirle que soy un experimentador con las manos grasientas y confundido con los humos de soldadura, no un teórico, por lo que tiendo a adoptar un enfoque tosco y listo para estas cosas hasta que alguien me diga que debo prestar atención.
Muy bien, gracias por tu ayuda. Como teórico, no es que piense que lo que dices es dudoso. Todo lo contrario, tiene una base física muy razonable. Pero, por lo general, solo siento que he entendido estas cosas cuando puedo mostrar algo rigurosamente que este marco aproximado funciona. Y, sinceramente, me sorprende que tenga que hacer eso aquí: se presentó como algo casi trivial. Pensé que estaba teniendo un pedo cerebral y que me faltaba una pequeña derivación de 3 líneas.
Sin complicaciones. Me di cuenta de eso eventualmente.
@dmckee: dijiste que diferentes estados tienen diferentes frecuencias. Me pregunto si hay un estado "puro" o "fundamental" que tiene una sola frecuencia. Si lo hay, ¿es un estado de sabor o un estado de masa? Si no lo hay, ¿significa que cualquier estado (incluido el estado propio de sabor y el estado propio de masa) es una mezcla de diferentes frecuencias? Y si este es el caso, entonces una sola frecuencia no corresponde a un estado, ¿es esto cierto?