¿Generan las oscilaciones de neutrinos una reacción en la materia?

Question

Normalmente, todas las interacciones generar alguna reacción . Las oscilaciones de neutrinos son una sutil interacción de largo alcance que induce a los neutrinos que interactúan con la fuerza débil a oscilar en función del sabor, y las propiedades de estas oscilaciones se ven influidas por la presencia de materia de acuerdo con la Efecto Mikheyev-Smirnov-Wolfenstein .

Pero no está claro para mí si hay reacción en la materia normal de todas estas oscilaciones que se incurren, incluso en el supuesto de cero absoluto absorciones de neutrinos. Si no hay retroacción, sería (creo) el único caso conocido de una interacción que no tiene algún tipo de reacción o contrapartida en uno de los subsistemas físicos

Si hay algún algunos reacción que se espera de estas oscilaciones (aunque sea minúscula o inobservable) ¿qué forma adoptaría dicha reacción?

Answer 1

Intentaré dar una explicación intuitiva. Imaginemos un neutrino que se produce en el punto A y se detecta en el punto B.

Dos cosas:

1. La oscilación del neutrino en el vacío no es ninguna interacción, sino el resultado del hecho de que los eigenestados de sabor que interactúan son combinaciones lineales de los eigenestados de masa que se propagan. Detectamos diferentes sabores de neutrinos en las interacciones débiles de corrientes cargadas, normalmente con protones o neutrones, donde producen un electrón, un muón o una tau (o las correspondientes antipartículas). La producción de neutrinos suele ser el proceso inverso. Es decir, los neutrinos se detectan y producen como estados propios de sabor. Sin embargo, no son estados propios del Hamiltoniano. Por lo tanto, si queremos propagar un neutrino de A a B tenemos que traducir los eigenestados de sabor a la base del Hamiltoniano o eigenestado de masa. Los eigenestados de masa son los neutrinos "reales" en el sentido en que entendemos otras partículas como electrones y quarks, es decir, tienen una masa física real. Ahora piensa en tu neutrino de sabor como una onda que es la suma de 3 paquetes de ondas que representan los eigenestados de masa. En el punto A, donde se produce el estado de sabor, los 3 paquetes de ondas de masa se encuentran en A. Sin embargo, al propagarse a B, los 3 eigenestados de masa se propagan a velocidades diferentes, de modo que al llegar a B la onda total que representa al neutrino de sabor ha cambiado. Esto induce a que la onda total ahora ya no sea un eigenestado de sabor sino una mezcla de diferentes sabores de tal manera que hay una cierta ptopabilidad de que detectemos cualquier sabor en B aunque hayamos producido un sabor fijo en el punto A. Esto es de una manera intuitiva lo que causa la oscilación. Verás, la oscilación en sí misma no es ninguna interacción, pero por supuesto para detectarla necesitas alguna interacción. Y por supuesto en la detección de la interacción hay una reacción como la transferencia de momento.

2. Las oscilaciones de los neutrinos en la materia se ven influidas por la dispersión hacia delante de los neutrinos, normalmente en los electrones del interior de la materia. Este es el efecto MSW y esta dispersión hacia delante se produce sin transferencia de momento, por lo que tampoco hay reacción hacia atrás. Sin embargo, la presencia de interacciones cambia el Hamiltoniano del sistema. Al cambiar el Hamiltoniano cambian sus estados propios, lo que a su vez cambia la forma en que aparecen las oscilaciones.

Nótese que para tener oscilaciones es crucial que no sepamos qué estado propio de masa física se ha propagado de A a B. Es decir, necesitamos cierta incertidumbre en la cinemática del sistema. (No obstante, seguiríamos viendo cambios en el sabor, pero sin un patrón oscilatorio). Un caso en el que esto podría ocurrir sería la detección de neutrinos de supernovas (extragalácticas) y podría utilizarse para encontrar la masa exacta del neutrino, que aún se desconoce.

Me he dado cuenta de que, aunque se suponía que era intuitivo, es bastante largo y tal vez los gráficos o las fórmulas habrían ayudado...

Answer 2

Los neutrinos oscilan tanto si viajan a través de la materia como del espacio libre. Cada sabor tiene una masa diferente, con una energía asociada debida a $e=mc^2$ . Pero la energía del neutrino debe conservarse. Así que la diferencia cuando cambia de sabor se contrarresta con un cambio correspondiente en su energía cinética $e=1/2 mv^2$ . Desde $e$ y $m$ el cambio va acompañado teóricamente de un pequeño (pero indetectable) cambio en la velocidad $v$ .