6 votos

Puede coherente superposiciones de un neutrón y antineutrón existen?

En mi reciente post me enteré de que la carga eléctrica se conserva siempre en contraste con extrañeza número cuántico, que limita el tipo de Hadrones que se pueden construir. Además, de los diferentes masas en las superposiciones son ... por lo menos dudosa.

Ahora existen Kaons en la siguiente forma: $$ |K_0^S\rangle = \frac{|d \bar{s}\rangle - |\bar{d} s\rangle }{\sqrt{2}} $$ $$ |K_0^L\rangle = \frac{|d \bar{s}\rangle + |\bar{d} s\rangle }{\sqrt{2}} $$

que son coherentes superposiciones de diferentes de una partícula con su antipartícula.

Me pregunto, si algo como esto podría existir:

$$ |N\rangle = \frac{|u d d \rangle + |\bar{u} \bar{d} \bar{d}\rangle }{\sqrt{2}} $$

Si sí: y1) ¿Cómo se podía observar que una partícula existe? y2) esto Ha sido observado en cualquier experimento?

Si no: n1) ¿Cuál es la razón física que no puede existir? (Todos los números cuánticos son el mismo).

10voto

Eric Grunzke Puntos 158

Así que hay este divertido regla cuya procedencia no recuerdo, pero cuya esencia es: todo lo que no está prohibido, lo que finalmente sucede. Esta regla es particularmente fecunda en la mecánica cuántica. Si el proceso que usted describe es permitido, entonces cada neutrón ya es una superposición de neutrones y antineutrón, y la pregunta es si las oscilaciones entre neutrones y antineutrón puede ser observado.

El problema es que, con el fin de observar la oscilación, se tiene que dejar el neutrón función de onda evolucionar de tal manera que no hay ninguna diferencia en energía entre el $n$ $\bar n$ durante una fracción significativa del tiempo de oscilación. Esto significa que cada interacción con la materia ordinaria, o de un campo magnético, que constituye "una medida" y restablece el estado puro de neutrones. (Esta es una de las distinciones importantes desde el kaon caso: el neutrón, a diferencia de la kaon, lleva momento angular y un momento magnético.)

La Partícula Grupo de Datos de dar un límite inferior de alrededor de $10^8\rm\,s \approx 3\,yr$ $n\to\bar n$ oscilaciones, basado en el "libre de neutrones" caso) en ninguna de las detecciones en un experimento de principios de los noventa. La idea es que se puede hacer todo un cargamento de neutrones lentos, pasar a través de un tubo largo en el que no toque las paredes y donde el campo magnético muy débil, y la captura de ellos en un detector en la parte inferior. Ordinario de neutrones hará un par de MeV de la señal en el detector; antineutrons hará 2000 MeV de rápido pions, bastante distintivo.

Se habla de hacer un nuevo $n\bar n$ oscilación de búsqueda; aquí están algunas de las últimas diapositivas y un artículo reciente.


A la dirección de comentarios por Peter Shor sobre accesibilidad experimental: supongamos que el $n\leftrightarrow\bar n$ periodo de oscilación es $T = 10^{12}\rm\,s = 2\pi/\omega_{n\bar n}$. (No sé lo $n\leftrightarrow\bar n$ escala de tiempo es competitivo con la desintegración de protones en la limitación de grand unified teorías, así que he hecho uno que es más grande que el límite de corriente, pero no infinito.) Simplemente ("simplemente," ¡je!) consigue $N$ neutrones y los puso en una botella de un neutrón de toda la vida, $\tau_n = 10^3\rm\,s$. La mitad de ellos se han desintegrado. La otra mitad tienen ahora una función de onda $$ \left|\psi\right> = \left|n\right> \cos\tau_n\omega_{n\bar n} + \left|\bar n\right> \sin\tau_n\omega _{n\bar n} $$ y la fracción que usted espera encontrar en el antineutrón estado es $\sin^2\tau_n\omega_{n\bar n} \approx 4\pi^2\times10^{-18}$. Así que si usted desea ver los $40\pm6$ antineutrons, usted necesita $10^{18}$ neutrones.

Esta es una gran cantidad de neutrones (un microgramo!) pero no inaccesible. He estado involucrado en los experimentos que han capturado $\gtrsim 10^{18}$ neutrones en un año o así de haz de tiempo, para ver en parte por mil millones asimetrías con el real significación estadística.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X