Son neutrinos de Majorana partículas?

Question

Es decir, son idénticos a los de su anti-partículas? (Los resultados de la doble desintegración beta de los experimentos?)

Answer 1

Gran pregunta. La situación experimental no es concluyente. Sin embargo, teóricamente, existe una maldita buena razón para pensar que los neutrinos han Majorana masas - y, en consecuencia, el doble de desintegraciones beta debería ser posible. Se llama el mecanismo de balancín.

El mecanismo es justificado por una interesante observación: $$ m_{\nu}:m_{Higgs} \approx m_{Higgs}:m_{GUT}$$ Ambos coeficientes son acerca de $10^{-14}$: tenga en cuenta que $m_\nu, m_{Higgs}, m_{GUT}$ trata $10^{-12},10^2,10^{16}$ GeV. La luz, millielectronvolt escala de neutrinos, parecen estar en el otro lado de esta progresión geométrica.

Este hecho puede ser explicado por un lugar sólido mecanismo. La luz de neutrinos masas - escrito como un $3\times 3$ de la masa de la matriz pueden ser generados como $$ m = -m_D M_R^{-1} m_D^T. $$ La Dirac masas $m_D$, la vinculación de la conocida zurdo de los neutrinos con la pesada, desconocido, los diestros neutrinos, son comparables a la masa del Higgs - la escala electrodébil. Mientras tanto, el Majorana masas para el diestro de los neutrinos, $M_R$, son comparables a los de la TRIPA de la escala. La mano derecha neutrinos son automáticamente predicho por ejemplo, como el "invisible" 16 componente de la 16-dimensional spinor multiplet en $SO(10)$ grand unified teorías, entre otros.

La fórmula de arriba, automáticamente se produce el "sube y baja": la resultante de masas $m$ son tantas veces menor que $m_D$ $m_D$ es menor que $m_R$.

Es muy natural que el diestro neutrinos para adquirir Majorana masas: son muy neutral y nada les impide ser en parejas. La Dirac masas comparables a la escala electrodébil, podría estar justificado.

Como consecuencia, uno obtiene automáticamente la pequeña masas, el conocido, el zurdo de los neutrinos: y son inevitablemente Majorana masas también. Ellos no pueden ser Dirac masas simplemente porque Dirac masas requeriría el diestro partes de las partículas para ser tan ligero como el zurdo. Pero el diestro neutrinos son superheavy y puede despreciarse.

El balancín fórmula puede ser obtenida por diagonalizing una matriz de $((0,m_D),(m_D,M_R))$. Autovalor es, inevitablemente, cerca de $M_R$ (que en realidad son tres autovalores); el otro es mucho menor que $m_D$. Alternativamente, uno puede ver $1/M_R$ en la fórmula de la supresión del factor de más general de mayores dimensiones de los operadores.

Cabe destacar que la Dirac masas se utilizan en el subibaja de la fórmula. Sin embargo, debido a que son mucho más pequeños que el diestro Majorana masas, la Dirac masas no dictar el carácter básico de los fermiones.

Por supuesto, puede haber sorpresas, por ejemplo, tanto Majorana y Dirac masas puede ocurrir a bajas energías, también. Que requieren una mezcla de las tres generaciones de los neutrinos - un escenario que es problemático por muchas razones, pero no es excluido.

En el texto de arriba, yo supuse que el lector entiende que los campos necesarios para describir un Weyl fermión y un Majorana fermión son los mismos campos: 2-componente complejo spinor. Automáticamente, su Hermitean conjugado (uno con la quiralidad opuesta) también existe como un operador en el espacio de Hilbert.

Si es más natural para llamar a este campo "Weyl" o "Majorana" depende de los términos de masa (o de los términos de interacción). Aquellos que dominan decidir sobre el nombre. Si el Majorana términos de masa mucho mayor que la de Dirac masas, las partículas son esencialmente partículas de Majorana, y el número leptónico violación puede ser sustancial, mientras que la paridad es una especie de conserva. Si la Dirac masas son mucho más grandes, la paridad es cualitativamente conserva - pero se necesita un número doble de excitaciones (zurdos y diestros partículas similares o de la misma masa).

No puede haber ningún términos de masa que ayudaría a conservar el número leptónico (que se distinguen de las partículas y las partículas) y en los que también se mantenga la neutrinos puramente zurdo.

Answer 2

Esto es sólo una aclaración respecto de la see-saw. La sierra de ver está dentro de un modelo en particular - - - - una ASÍ(10) INTESTINO. Es interesante, pero Majorana neutrino masas de un orden de magnitud no requieren de un SO(10) de la TRIPA, o cualquier otro tipo de TRIPA, con el fin de trabajar. Todo lo que requieren es que hay algunas nuevas interacciones de carácter genérico en cerca de la TRIPA de la escala. Esta interacción de forma genérica produce un nonrenormalizable plazo en el nivel de energía de la acción de la forma

$$ H^a H^b \epsilon_{\alpha\beta} L^\alpha_a L^\beta_b $$

además el complejo conjugado, Donde H es el campo de Higgs, L es el zurdo leptón doblete, y $\epsilon$ es la de Lorentz undotted-índice de epsilon-tensor, la latina, los índices son débiles, SU(2) los índices, y el griego de los índices de Lorentz índices. Este término, cuando se reducen en los componentes del mecanismo de Higgs, es una Majorana neutrinos masivos, escrito en Weyl forma. La magnitud de la masa es el coeficiente del término de veces la partícula de Higgs, VEV al cuadrado, dividido por el no-renormalizability escala.

La interpretación de este término es que es un simultánea de dispersión de un neutrino de dos bosones de Higgs en el condensado. Esta doble dispersión es suprimida por la escala en la que el scatterings no son simultáneas, porque simultánea de fermi-fermi-escalares escalares de las interacciones (a diferencia simultánea de cuatro escalares interacciones) no renormalizable.

El SO(10) INTESTINO see-saw mecanismo es simplemente una manera de producir un plazo, lo cual es bueno, porque es dentro de un modelo explícito donde la alta energía de la teoría es de nuevo renormalizable. Pero esto no es realmente necesario, porque el INTESTINO escala está tan cerca de la gravedad cuántica de la escala. La resolución de la doble-dispersión de Higgs podría ser directamente con una cadena intermedia, o con veinte diferentes intermedio Fermiones, o lo que quieras. Se queda fuera de cualquier teoría que cambia las cosas en el INTESTINO escala.

Si los neutrinos no son Majorana, se necesita un socio para producir una masa. Esta pareja tendría que tener ningún modelo estándar de calibre cargos, y sí podría adquirir una enorme Majorana masa en principio. Decir que no se requiere ajuste fino. Además, la interacción entre este neutrino estéril y la ordinaria del neutrino no sería, naturalmente, suprimida por su falta de renormalizability, como el Majorana neutrino masas, y requeriría más extraordinario de afinación.

Se trata de cosas como esta que hacen que sea cierto para mí que el Neutrino es Majorana. Salvo alguna que contradicen los datos experimentales, esto debe ser considerado muerto ciertas.

Answer 3

Neutrinoless doble desintegración beta, un signo seguro de Majorana-ness de los neutrinos, fue reclamado para ser observado por Klapdor-Kleingrothaus et al. (con 2-3 sigma), ver este artículo. Sin embargo, sus resultados están lejos de ser aceptado por la comunidad.

Pero ciertamente, no se excluye que los neutrinos son partículas de Majorana.

Answer 4

Si los neutrinos eran partículas de Majorana número leptónico de conservación no iba a funcionar. En http://hitoshi.berkeley.edu/neutrino/neutrino4.html resumen:

Implicaciones de la masa del neutrino: Los Neutrinos tienen masa, pero la masa es muy pequeña, al menos un millón de veces más ligero que el lighest de partículas elementales: electrones. ¿Cómo tenemos que cambiar el Modelo Estándar para explicar la masa del neutrino? Algunos sostienen que nuestro espacio-tiempo ha invisible dimensiones espaciales, y estamos atorados en tres dimensiones "hojas". Otros argumentan que tenemos que abandonar el sagrado distinción entre materia y anti-materia.

Neutrinos de Majorana, tendría que abandonar la distinción entre materia y antimateria, y cambiar el Modelo Estándar.