Dispersión isotrópica neutrino-leptónica

Question

Soy estudiante de física y estoy asistiendo a un curso de introducción a la física de partículas. Mi profesor dijo que, en el marco del centro de masa, el $\nu_\mu e^- \to \nu_\mu e^-$ La dispersión elástica tiene una distribución angular isotrópica, mientras que la $\bar{\nu}_\mu e^- \to \bar{\nu}_\mu e^-$ la dispersión no lo ha hecho.

No puedo entender por qué esto debería ser cierto. Se agradece cualquier ayuda.

Answer 1

Aunque suene raro, creo que la afirmación es probablemente correcta (no estoy seguro ya que no lo he comprobado directamente, ver más abajo). La dependencia cinemática puede ser diferente en los dos casos. Por ejemplo, imaginemos que la amplitud de dispersión para el primer proceso depende sólo de la variable de Mandelstam $s$ entonces la amplitud de dispersión para el segundo proceso está relacionada con el primero por simetría de cruce que, simplificando un poco, intercambia $s$ y $u$ variables. Ahora, $u$ depende del ángulo de dispersión, mientras que $s$ no lo hace. Por lo tanto, se puede ver cómo puede surgir el comportamiento diferente en el ángulo de dispersión. Debo decir, sin embargo, que no he calculado directamente ninguna de las dos amplitudes de dispersión, por lo que, aunque me parece muy plausible la afirmación, no puedo estar completamente seguro de su validez concreta. Si, por ejemplo, la amplitud del primer proceso dependiera sólo de $t$ que no debería haber ninguna diferencia en los dos procesos.

Answer 2

El enlace publicado por akhmetelli sugiere que se debe a la no conservación de la paridad: en el marco del centro de la masa para la dispersión, a alta energía, sólo las partículas zurdas y las antipartículas derechas participan en la interacción débil.

Las dos partículas siempre pueden dispersarse a través de un ángulo de 0º; el término técnico para eso es "se perdieron". Así que el caso interesante es cuando se dispersan a través de 180º. Utilizando $\longrightarrow$ para mostrar la dirección del impulso y $\Rightarrow$ para mostrar la dirección del giro, el estado inicial de la materia es $$ \underset{\nu} {\overset{\Leftarrow}{ \longrightarrow } } \quad \underset{e^-}{\overset{\Rightarrow}{\longleftarrow}} $$ y el estado final para la retrodispersión sería $$ \underset{\nu} {\overset{\Rightarrow}{ \longleftarrow } } \quad \underset{e^-}{\overset{\Leftarrow}{\longrightarrow}} $$ Las dos partículas de materia deben cambiar tanto de momento como de espín. Por otro lado, para la retrodispersión materia-antimateria, pasamos de $$ \underset{\bar\nu} {\overset{\Rightarrow}{ \longrightarrow } } \quad \underset{e^-}{\overset{\Rightarrow}{\longleftarrow}} $$ a $$ \underset{\bar\nu} {\overset{\Rightarrow}{ \longleftarrow } } \quad \underset{e^-}{\overset{\Rightarrow}{\longrightarrow}} $$ y podemos ver que no se requiere un intercambio de momento angular. Esto debería ser suficiente argumento para ver por qué la dispersión de 180º es más probable en las interacciones débiles materia-antimateria que en las interacciones materia-materia. Si realmente quieres demostrar que la $\bar\nu e^-$ la amplitud es isotrópica, tendrás que ser más cuidadoso que esto.