Avanzado Neutrinos y electrones.

[Visitante]

Hola. 3 preguntas que me han surgido al ver una
conferencia sobre neutrinos en el IFT, publicada en YouTube
el 5/1/19, de la Dra. Pilar Hernandez.

Supongamos, por ejemplo:
Que tenemos un emisor de radiacion Beta, es decir, un emisor de parejas
'electron'-'anti.neutrino electronico' asociados.
Y tenemos un receptor 'magico' que es capaz de detectar las 2 particulas,
sus Energias (Ee y Ean) y sus 'sabores' a cualquier distancia (d) del emisor.

1.- ¿Como se calcula la probabilidad que el receptor detecte un anti.neutrino electronico,
un anti.neutrino muonico o un anti.neutrino tauonico en funcion de la distancia
emisor-receptor y/o de las Energias y/o de las masas de los neutrinos?

Si este efecto de superposicion cuantica de los 'neutrinos' tambien se produce
en los 'electrones' como afirma la Dra Hernandez:
2.- ¿Como se calcula la probabilidad que el receptor detecte un electron,
un muon o un tauon en funcion de los mismos parametros anteriores?

3.- ¿Como se calcula el mismo problema en el caso que el emisor emita
una radiacion 'muon'-'anti.neutrino muonico'?

Disculpas si el problema esta mal planteado y/o no lo he entendido bien...
Gracias y un saludo de antemano.

[carroza]

Re: Neutrinos y electrones.

Supongamos, por ejemplo:
Que tenemos un emisor de radiacion Beta, es decir, un emisor de parejas
'electron'-'anti.neutrino electronico' asociados.
Y tenemos un receptor 'magico' que es capaz de detectar las 2 particulas,
sus Energias (Ee y Ean) y sus 'sabores' a cualquier distancia (d) del emisor.

1.- ¿Como se calcula la probabilidad que el receptor detecte un anti.neutrino electronico,
un anti.neutrino muonico o un anti.neutrino tauonico en funcion de la distancia
emisor-receptor y/o de las Energias y/o de las masas de los neutrinos?

Si este efecto de superposicion cuantica de los 'neutrinos' tambien se produce
en los 'electrones' como afirma la Dra Hernandez:
2.- ¿Como se calcula la probabilidad que el receptor detecte un electron,
un muon o un tauon en funcion de los mismos parametros anteriores?

3.- ¿Como se calcula el mismo problema en el caso que el emisor emita
una radiacion 'muon'-'anti.neutrino muonico'?

Hola. Fijate que, en un decaimiento beta de un núcleo normal, la energía disponible para el decaimiento (Masa del nucleo padre menos masa del nucleo hijo, por c^2), es como máximo de algunos MeV. Por tanto, hay energía para producir electrón y cualquier tipo de antineutrinos, pero no mas suficiente para producir muones (masa 100 MeV), ni mocho menos taus (masa 1700 MeV). Creo que eso responde a (2) y a (3). Si en lugar de tener nucleos, tienes partículas muy masivas, la probabilidad se calcula mediante la evaluación de los diagramas de Feynmamm correspondientes.

Con respecto a (1), si en el decaimiento se produce se produce un electrón, sabemos que en el instante inicial aparece una "partícula" con las propiedades del antineutrino electrónico, con un 100% de probabilidad . Esta "particula", no obstante, no es un autoestado del hamiltoniano, y conforme evoluciona en el tiempo se va convirtiendo en una combinación de antineutrono electrónico, antineutrino muónico y antineutrino tauónico. Tienes los detalles en https://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino_oscillation


A partir de esto, puedes perfilar mejor la pregunta. Intuyo que quieres ver si hay alguna propiedad "especial" que tengan los neutrinos, diferente a las que tienen los leptones cargados (electrón, muón y tau), y que provoca las oscilaciones.

Saludos

[Alriga]

Re: Neutrinos y electrones.

... 3 preguntas que me han surgido al ver una conferencia sobre neutrinos en el IFT, publicada en YouTube
el 5/1/19, de la Dra. Pilar Hernandez ...

Sobre el tema de las Oscilaciones de Neutrinos, puede interesarte Neutrino y balancines

Saludos.

[Visitante]

Re: Neutrinos y electrones.

Hola. ¿Quereis decir que:
En una desintegracion Beta clasica, como la Energia que porta el anti.neutrino electronico
es normalmente muy superior a las Energias (Masas) en reposo de los 3 anti.neutrinos,
no hay inconveniente en que los observemos en los 3 sabores...Pero como el electron
porta normalmente una Energia muy inferior a las Energias (Masas) en reposo del
muon y el tauon...no es posible observarlo mas que como electron?
(O sea, no puede oscilar entre sus 3 sabores???)

¿Es posible un 'electron' estable con una Energia superior a la Energia minima del muon
(100 Mev)? (Porque entonces si podria oscilar, al menos, entre 2 sabores...)

La pregunta fundamental es, como bien dice Carroza, si esta superposicion cuantica
que se produce en los 'neutrinos', se puede producir en la familia electron-muon-tauon...
y por extension...a la familia de los quarks 'u' y 'd' ???
Un saludo.

[carroza]

Re: Neutrinos y electrones.

Hola.

A ver si aclaro algo este tema:

Hay tres tipos de leptones cargados: electrón, muón y tau, que son muy parecidos en todo, salvo en su masa. Electrón muón y tau, al tener masa definida, pueden ser considerados autoestados del hamiltoniano, y por tanto su evolución es la de estados estacionarios. Por lo tanto, electrón, muón y tau no oscilan.

Hay tres tipos de leptones sin carga, o neutrinos: $\nu_1, \nu_2, \nu_3$ . Sabemos las diferencias entre sus masas (que son muy pequeñas), aunque aún no conocemos sus masas absolutas, que deben ser de centésimas de eV. Sabemos que dos tienen una masa muy parecida, y otro algo diferente a los demás, aunque no sabemos la jerarquía: si los dos de masas más parecidas son más ligeros, y el diferente más pesado (jerarquía normal), o si es al contrario (jerarquia invertida). Estos tres neutrinos, al tener masa definida, pueden ser considerados autoestados del hamiltoniano, y por tanto su evolución es la de estados estacionarios. Por lo tanto, $\nu_1, \nu_2, \nu_3$ no oscilan.

En los procesoso de interacción débil, se producen a la vez leptones cargados y neutrinos. Por ejemplo, cuando la partícula $W^+$, que transmite la interaccion débil, se desintegra, se produce un leptón cargado, que puede ser $e^+, \mu^+, \tau^+$, junto un neutrino, que puede ser $\nu_1, \nu_2, \nu_3$. Ahora, el proceso de interacción débil es tal que, ciando se produce un $e^+$, se produce simultaneamente un estado cuántico, que llamamos neutrino elecrónico $\nu_e$, que es una combinación de $\nu_1, \nu_2, \nu_3$, dada por la matriz de Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata https://en.wikipedia.org/wiki/Pontec...3Sakata_matrix . Esta combinación no es autoestado del hamiltoniano, por lo que no es estado estacionario, por lo que el estado que llamamos neutrino electrónico presenta oscilaciones.

Podríamos poner este argumento a la inversa: si fueramos capaces de identificar experimentalemente los eventos en los que el decaimiento débil en los que se produce el neutrino $\nu_1$, tendríamos que en la interacción se produce un leptón cargado en un estado cuántico, que podríamos llamar $l_1^+$, que es una combinación de $e^+, \mu^+, \tau^+$ dada precisamente por la inversa de la matriz de Pontecorvo et al. Este estado cuántico, de nuevo, no es autoestado del hamiltoniano, por lo que no es estado estacionario, por lo que el estado que llamamos $l_1^+$ presenta oscilaciones.

Un saludo