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¿Desintegración nuclear catalizada por neutrinos?

¿Es posible que alguna desintegración nuclear que consideramos "espontánea" esté catalizada por un neutrino entrante?


Imagino que hay una desintegración radiactiva, digamos una desintegración beta que parece ocurrir espontáneamente: $$ \rm ^n_mX \to {}^n_{m+1}X + e^- + \nu_e + \gamma $$ Pero en realidad está catalizada (de alguna manera) por un neutrino solar, que entra y sale con la misma energía/momento: $$ \nu_e + \rm ^n_mX \to {}^n_{m+1}X + e^- + 2\nu_e + \gamma $$ Mi suposición clave es que el neutrino "catalizador" aparece en ambos lados de la reacción con (casi) la misma energía/momento, por lo que no sería obvio que faltara algo en la fórmula espontánea anterior.

A menos que buscáramos específicamente este efecto, podría ser muy difícil de detectar porque no se pueden blindar los experimentos contra los neutrinos y el flujo de neutrinos es (que yo sepa) relativamente constante en todos los lugares de la Tierra.

  • ¿Se ha excluido experimentalmente este comportamiento?
  • ¿Está esto prohibido por la teoría/simetrías de alguna manera?
  • ¿Esto es real?
  • ¿Qué ocurre si sustituimos el neutrino por partículas candidatas a materia oscura?

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Fernando Briano Puntos 3704

Está hablando del inicio de un proceso llamado "lasing de neutrinos" , por ejemplo :

Presentamos un cálculo de un escenario de desintegración de neutrinos en el Universo temprano. La desintegración específica es $\nu_{2} \to \nu_{1} + \phi,$ donde $phi$ es un bosón. Si existe una jerarquía de masas de neutrinos, $m_{\nu_{e}} < m_{\nu_{\mu}} < m_{\nu_{\tau}}$ mostramos que es posible generar desintegración estimulada y efectos similares al lasing atómico sin invocar nuevos neutrinos, incluso partiendo de distribuciones de neutrinos idénticas. En las circunstancias adecuadas, la desintegración puede producir estados bosónicos de muy bajo momento, produciendo así algo similar a un condensado de Bose, con posibles consecuencias para la formación de estructuras. Finalmente, argumentamos que este tipo de desintegración también puede ser importante en otros lugares de la física del Universo temprano.

También hay cálculos de láser para neutrinos en el sol muy relacionado con su pregunta:

Aplicando el fenómeno del lasing de neutrinos en el interior solar, mostramos cómo la tasa para el proceso genérico de desintegración de neutrinos $\nu -> fermion + boson$ puede, en principio, aumentar en muchos órdenes de magnitud por encima de su tasa de decaimiento normal. Este gran aumento podría ser importante para los modelos de desintegración de neutrinos invocados en respuesta al aparente déficit de neutrinos de electrones observado en el Sol. La importancia de este resultado para tales modelos depende de la forma específica de la desintegración del neutrino y del modelo de partículas en el que se inserte.

Fíjate en la fecha, 1994. En la actualidad la corriente principal de la física acepta que las oscilaciones de neutrinos, que también se han visto en el laboratorio, explican el déficit de neutrinos de electrones, por lo que este modelo no está validado,

La razón por la que no se ha intentado estudiar un mecanismo de láser en el laboratorio se debe a la débil interacción de los neutrinos con la materia. Para obtener una acción de lazing debería haber una alta probabilidad de que los neutrinos secundarios sigan elevando el nivel de nuevos átomos,como ocurre con láser electromagnético pero el constante de acoplamiento débil es tanto menor que el electromagnético que esto no puede ocurrir con interacciones débiles en las dinensiones de la materia en la Tierra. El sol y los primeros tiempos cosmológicos son el campo de este estudio.

La constante de acoplamiento débil es también la razón por la que los tiempos de desintegración de los núcleos inestables no pueden verse afectados de forma mensurable por un neutrino que inicie una inversión de láser. La probabilidad de que un neutrino interactúe con un núcleo es muy pequeña.

editar:

¿Se ha excluido experimentalmente este comportamiento?

No puede excluirse experimentalmente debido a la bajísima probabilidad de la interacción ( constante de acoplamiento débil. En el futuro podría ser útil para modelizar en observaciones cosmológicas.

¿Está esto prohibido por la teoría/simetrías de alguna manera?

no

¿Esto es real?

Real en física significa medible. ver respuesta a 1

¿Qué ocurre si sustituimos el neutrino por partículas candidatas a materia oscura?

varios modelos. ejemplo .

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