¿Por qué no es posible medir la masa de neutrino individual de β−β−\beta-decay?

No puede haber suficiente precisión en las mediciones de momento y energía de los productos finales de la desintegración beta, solo se pueden determinar los límites debido a los errores de medición.

Vea este enlace para una revisión reciente.

El artículo revisa experimentos recientes sobre espectroscopia β de tritio en busca del valor absoluto de la masa m(ν_e) del neutrino electrónico. Mediante el uso de filtros electrostáticos dedicados con alta aceptación y resolución, la incertidumbre sobre el m^2(ν_e) observable se ha reducido a unos 3 eV^2. El nuevo límite superior de la masa es m(ν_e) < 2 eV a 95% CL En vista de los resultados de masa erróneos y no físicos obtenidos por algunos experimentos anteriores en la descomposición β, se presta especial atención a los efectos sistemáticos. El límite de masa se discute en el contexto de la investigación actual de neutrinos en partículas y astrofísica. Se ofrece una vista previa de la próxima generación de experimentos de espectroscopia β actualmente en desarrollo y construcción; su objetivo es reducir la incertidumbre m^2(ν_e) en otro factor de 100, alcanzando un límite de sensibilidad m(ν_e) < 0,2 eV.

¿Por qué tenemos que depender únicamente de las oscilaciones de neutrinos para medir las diferencias de masa al cuadrado de los neutrinos?

No creo que lo hagamos. Es solo una hipótesis.

¿Por qué no es posible medir las masas de neutrinos directamente, digamos, de$\beta-$¿decadencia?

Porque la masa en reposo es una medida del contenido energético de un cuerpo en reposo, y nadie ha visto nunca un neutrino en reposo.

Cuando Pauli planteó la hipótesis de la existencia de neutrinos para salvar la conservación de la energía y el momento angular en$\beta-$decaimiento, ¿por qué supuso que los neutrinos carecían de masa?

no lo hizo Ver su carta de 1930 a Lise Meitner y otros:

"Estimados señoras y señores radiactivos, Como el portador de estas líneas, a quien gentilmente les pido que escuchen, les explicaré con más detalle, debido a las estadísticas "erróneas" de los núcleos N- y Li-6 y la continua espectro beta, he dado con un remedio desesperado para salvar el "teorema del intercambio" de la estadística y la ley de conservación de la energía, a saber, la posibilidad de que en los núcleos puedan existir partículas eléctricamente neutras, que llamaré neutrones, que tienen spin 1/2 y obedecen el principio de exclusión y que además difieren de los cuantos de luz en que no viajan con la velocidad de la luz.La masa de los neutrones debe ser del mismo orden de magnitud que la masa del electróny en cualquier caso no mayor que 0,01 de masa protónica. El espectro beta continuo tendría entonces sentido con la suposición de que en la desintegración beta, además del electrón, se emite un neutrón de modo que la suma de las energías del neutrón y el electrón es constante…"

2. ¿ Cómo llegaron a la conclusión de los experimentadores de esa época que los neutrinos no tenían masa?

Observaron la curva del espectro de desintegración beta. Ver la sección VII del artículo de Fermi aquí . Las curvas medidas estaban en línea con la gráfica μ=0. Ver esta conferencia sobre la desintegración beta del tritio. Paul Dauncey del grupo HEP en Imperial. Él dice que la pequeña liberación de energía hace que sea más fácil observar los efectos de una masa distinta de cero.

3. ¿Qué pasa con la medición de la energía en la descomposición de 3 cuerpos?$n\rightarrow p+e^-+\bar{\nu}_e$, en los sofisticados experimentos de hoy, y la determinación de las masas de neutrinos individuales a partir de eso?

Medir energía no es medir masa. Un fotón puede tener una energía considerable pero ninguna masa. Si el fotón viaja a menos de c, exhibe una masa "efectiva". Si lo atrapas en una caja de espejos, toda su energía-momento es efectivo como masa, y como resultado, la caja es más difícil de mover. Si el neutrino viaja en c no tiene masa, punto.

Uno tiene

$$E_n=E_p+E_e+E_\nu\Rightarrow m_nc^2+T_n=m_pc^2+T_p+m_ec^2+T_e+m_\nu c^2+T_\nu.$$ $m_p,m_n,m_e$son conocidos. Por lo tanto, midiendo las energías cinéticas $T_n,T_p,T_e$y $T_\nu$se puede determinar la masa de $\nu_e$. ¿Por qué esto no es posible experimentalmente?

Porque cuando el neutrino viaja en c,$T_\nu = E_\nu$y eso es todo lo que sabes.

¿Es esto porque$T_\nu$no es medible? ¿O es porque$\nu_e$siendo un estado de sabor, no tiene una masa definida?

Estamos contentos con la energía de los neutrinos, así fue como se predijeron en un principio. Pero no tenemos ninguna evidencia real de lo que hace el neutrino mientras se propaga. Recientemente pregunté si tenemos alguna evidencia de neutrinos más lentos que la luz . La respuesta es no. Todo lo que sabemos es que no estamos detectando tantos neutrinos como esperábamos. El resto es hipótesis.