Neutrínóoszcilláció

A neutrínóoszcilláció egy kvantummechanikai jelenség, mely során a neutrínó háromfajta íze (elektron, müon, tau) átalakul egymásba.

A jelenséget a japán Super-Kamiokande neutrínóobszervatórium fedezte fel, majd a kanadai Sudbury Neutrínó Obszervatórium megerősítette.

A jelenség magyarázatot ad a napneutrínó-problémára. A jelenség választ ad arra is, hogy van-e a neutrínóknak nyugalmi tömegük. Mivel oszcilláció csak tömegkülönbség esetén jöhet létre, ezért legalább az egyik fajta neutrínónak kell lennie tömegének.

Elméleti alapok

Két feltevés szükséges. Először is a neutrínóknak különböző tömegűeknek kell lenniük, másodszor a gyenge kölcsönhatás szempontjából a tömeg-sajátállapotoknak keveredniük kell (hasonlóan a kvarkszektorbeli CKM-keveredéshez). A következő közelítő képletet írhatjuk fel az elektronneutrínó és a müonneutrínó keveredésére fénysebességhez nagyon közeli (ultrarelativisztikus) esetben:

$P(\nu _{e}\rightarrow \nu _{\mu })=\sin ^{2}\left({\frac {\Delta (m^{2})L}{4E_{\nu }}}\right)\cdot \sin ^{2}\left(2\Theta _{m}\right)$

Itt $L$ a neutrínók által megtett távolság, $\Theta _{m}$ az ízek keveredési szöge és $\Delta m^{2}$ az ízek tömegnégyzetének a különbsége.

A neutrínóoszcilláció szolgáltatja az első újabb részletet a fizikában a standard modell kialakulása óta. A standard modell szerint a neutrínóknak nincs tömegük, ezáltal (négyzetes) tömegkülönbségük sem, vagyis csak balkezes részecskék léphetnek fel benne. A neutrínók viszont – ez a neutrínóoszcillációból megállapítható – mégis rendelkeznek tömeggel, tehát létezhetnek jobbos neutrínók is. Az elektrogyenge kölcsönhatás csak a balkezes részecskékre hat, tehát a jobbkezes neutrínókra (a gravitáción kívül) semmilyen kölcsönhatás sem (steril neutrínók, WIMPek).

Források

• www.neutrinooscillation.org