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Si la masa del neutrino no es cero, ¿por qué no podemos encontrar neutrinos diestros y antineutrinos zurdos?

Estoy aprendiendo la Introducción a la teoría cuántica de campos de P&S. Mi profesor dijo que si la masa del neutrino es exactamente 0, entonces no deberíamos observar ningún neutrino diestro ni antineutrino zurdo según la teoría de Weyl. Esto se debe a que enter image description here

si fijamos m=0, entonces tendremos:

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Y si estas fórmulas pueden describir a los neutrinos debemos concluir que hay dos tipos de neutrinos.

Mis confusiones son:

  1. Se sabe que la masa del neutrino no es 0, por lo que hay posibilidades (dependiendo de la masa) de encontrar neutrinos diestros y antineutrinos zurdos. Pero no es así.

2.Si acepto que sólo existen estos dos tipos de neutrinos (antineutrinos diestros y neutrinos zurdos), esta propiedad del neutrino provoca la violación de la paridad, por lo que la violación de la paridad debe estar relacionada con el momento angular y, por tanto, con el espacio espinor. ¿Estoy escribiendo?

3.¿Hay alguna razón por la que el neutrino es tan extraño que tiene masa pero todavía tiene helicidad + o - 1. Esto va en contra de lo que he aprendido que sólo cuando una partícula se mueve a la velocidad de la luz puede su giro alineado con su momento.

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Stas Puntos 282

No observamos los neutrinos diestros directamente porque, en una buena aproximación, sólo los neutrinos zurdos interactúan con la fuerza débil, y la fuerza débil es el único mecanismo con el que hemos observado que los neutrinos interactúan. Hasta donde yo sé, para observar directamente los neutrinos diestros habría que observarlos interactuando a través de la gravedad. Apenas podemos detectar agujeros negros realmente masivos colisionando a través de ondas gravitatorias, así que básicamente no hay esperanza ahí, y no veo que podamos producir un bulto de neutrinos estacionarios que podamos poner en una balanza o alimentar un Experimento tipo Cavendish .

Eso nos deja con vías que ya estamos persiguiendo: experimentos con haces de neutrinos (como MiniBooNE ), detectores de neutrinos (como Super-Kamiokande , SNO y IceCube ), y experimentos de "energía perdida" como los que se utilizaron para inferir la existencia de los neutrinos en primer lugar. Todos estos experimentos interactúan directamente sólo con los neutrinos de la mano izquierda, e infieren la existencia de neutrinos de la mano derecha a partir de las oscilaciones de los neutrinos, y (quizás algún día) una medición de la masa de los neutrinos más allá de la actual límites superiores alrededor de 2 eV .

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flippiefanus Puntos 1

Sobre sus preguntas:

"Se sabe que la masa del neutrino no es 0, por lo tanto hay posibilidades (en función de la masa) de encontrar neutrinos diestros y antineutrinos zurdos. Pero no lo hacemos".

En realidad no. La forma en que lo has escrito supone que la masa es la llamada masa de Dirac. En ese caso, los neutrinos zurdos y diestros estarían conectados a través del término de masa. Por lo tanto, se necesitarían tanto neutrinos zurdos como diestros. Sin embargo, también se puede tener un término de masa diferente llamado Masa de Majorana que no requiere el neutrino diestro.

"Si acepto que sólo existen estos dos tipos de neutrinos (antineutrinos diestros y neutrinos zurdos), esta propiedad de los neutrinos causa la violación de la paridad, por lo que la violación de la paridad debe relacionarse con el momento angular y, por tanto, con el espacio espinor. ¿Estoy [en lo cierto]?"

La paridad, como probablemente sepa, es la transformación en la que algo es sustituido por su imagen en el espejo. Así, bajo la paridad, una partícula zurda es sustituida por una partícula diestra y viceversa. La violación de la paridad implica que la naturaleza no se comporta igual que su imagen en el espejo. Sin embargo, esto no tiene nada que ver con el momento angular. En otras palabras, la violación de la paridad no significa que el momento angular no se conserve.

Para la interacción débil, se encontró que la paridad se viola al máximo. Esto se incorpora al Modelo Estándar en el sentido de que sólo el neutrino zurdo se acopla a la fuerza débil. Así que el neutrino zurdo, junto con el electrón zurdo, forman un doblete débil, mientras que el electrón diestro es un singlete bajo la fuerza débil. Por lo tanto, si existe un neutrino diestro, se cree que debería ser un singlete, ya que, de lo contrario, tendríamos que haber visto que se produce a través de la fuerza débil en los experimentos de alta energía.

Debido a esta diferencia en las transformaciones de los neutrinos zurdos y diestros bajo la interacción débil, no se puede representar la masa de los neutrinos como una masa de Dirac, porque tal término de masa de Dirac rompería explícitamente la simetría gauge asociada a la interacción débil. Por tanto, hay que utilizar el término de masa de Majorana para representar la masa del neutrino en el Modelo Estándar.

"¿Hay alguna razón por la que los neutrinos son tan raros que tienen masa pero todavía tiene helicidad + O - 1. Esto va en contra de lo que he aprendido que sólo cuando una partícula se mueve a la velocidad de la luz puede su espín alineado con su momento".

En primer lugar, ¿qué es la helicidad? Es la componente del espín a lo largo de la dirección del vector momento, independientemente de la masa de la partícula. Puede ser paralela o antiparalela al momento, que se representa por $+1$ y $-1$ respectivamente. Así que una partícula con masa puede tener una helicidad de $+1$ y $-1$ siempre que no sea un escalar.

Pero ahora, ¿qué pasa con los neutrinos? Si siempre son zurdos, pero al mismo tiempo tienen masa, ¿no se debería poder impulsar a un marco en el que los neutrinos estén en reposo? Bueno, estrictamente hablando la zurdera se refiere a la quiralidad y no a la helicidad. Estos dos no son exactamente lo mismo, porque no comparten estados propios. En consecuencia, aunque los neutrinos tengan quiralidad zurda, pueden ser una mezcla de ambas helicidades. En general, los neutrinos se observan siempre como partículas de movimiento rápido (relativistas), por lo que la diferencia entre la quiralidad y la helicidad es insignificante.

Espero que estas respuestas respondan a sus preguntas.

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