¿Qué es exactamente un antineutrino?

Hay otras partículas neutras con antipartículas, como el neutrón y el$K^0$mesón. En esos casos tenemos una teoría microscópica que dice que esas partículas están hechas de quarks: por ejemplo, el$K^0$está formado por un quark down y un quark anti-strange, mientras que su antipartícula, el quark$\bar K^0$está hecho de un quark extraño y un anti-abajo.

El neutrino es diferente de estos porque no tenemos evidencia de que tenga una estructura compuesta. Si bien el neutrino no tiene carga eléctrica, sí tiene un número cuántico que parece conservarse de la misma manera que la carga eléctrica: el número leptónico . Encontramos en experimentos que los neutrinos nunca se crean solos. Un neutrino siempre se produce junto con un leptón positivo ($e$,$\mu$, o$\tau$), y siempre se produce un antineutrino junto con un leptón negativo.

Hay otra propiedad clave de los neutrinos que es importante cuando se piensa en sus antipartículas, que es su espín. Las desintegraciones débiles rompen la simetría del espejo (o "simetría de paridad"). Si tiene una fuente de desintegración beta que no tiene ningún espín y mide los espines de los electrones de desintegración que salen, encontrará que están fuertemente polarizados: los electrones de desintegración beta prefieren ser "zurdos", o viajando de modo que sus polos sur apunten hacia adelante y sus polos norte apunten hacia atrás. Los antielectrones de desintegración beta, por el contrario, prefieren ser diestros. Los neutrinos siguen la misma regla: los neutrinos tienen giros hacia la izquierda y los antineutrinos tienen giros hacia la derecha.

Si un neutrino tuviera exactamente masa cero, esta polarización sería completa. Sin embargo, ahora tenemos pruebas convincentes de que al menos dos tipos de neutrinos tienen una masa finita. Esto significa que es posible, en teoría, que un observador relativista "supere" a un neutrino zurdo, en cuyo marco de referencia su polo norte estaría apuntando a lo largo de su momento; ese observador lo consideraría un neutrino zurdo. ¿Un neutrino dextrógiro actuaría como un antineutrino? Eso implicaría que el neutrino es en realidad su propia antipartícula (una idea acreditada a Majorana ). ¿El neutrino diestro simplemente se negaría a participar?en la interacción débil? Eso los convertiría en buenos candidatos para la materia oscura (aunque creo que hay otra evidencia en contra de esto).

Es una cuestión experimental abierta si realmente existe una diferencia entre los neutrinos y los antineutrinos, además de su espín, y hay varias búsquedas activas, por ejemplo, para desintegraciones doble beta prohibidas.

Mientras que el neutrino es eléctricamente neutro, la carga eléctrica$Q$se puede expresar como una combinación de (el tercer componente de) isospín débil $T_3$y débil hipercarga $Y_W$

Para el neutrino (zurdo),$T_3 = \frac{1}{2}$y$Y_W = -1$por tanto, la carga eléctrica del neutrino es

Para el antineutrino (diestro), las cargas son opuestas:$T_3 = -\frac{1}{2}$y$Y_W = 1$por tanto, la carga eléctrica del antineutrino es