Atmosphärische Neutrinooszillationen

Question

Atmosphärische Neutrinooszillationen

Physik
Neutrinos
Teilchenphysik
Elementarteilchen

Etienne Bezout

Kosmische Strahlung besteht hauptsächlich aus Protonen, die beim Auftreffen auf die Erdatmosphäre hauptsächlich in Pionen zerfallen. Die Pionen zerfallen gem

π^{+} \to μ^{+} + v_{μ}

$\pi^+ \to \mu^++\nu_\mu$ Und

π^{-} \to μ^{-} + {\bar{v}}_{μ}

$\pi^- \to \mu^- +\bar{\nu}_\mu$ Anschließend zerfallen die Myonen gem

μ^{+} \to e^{+} + v_{e} + {\bar{v}}_{μ}

$\mu^+ \to e^+ + \nu_e + \bar{\nu}_\mu$ Und

μ^{-} \to e^{-} + {\bar{v}}_{e} + v_{μ}

$\mu^- \to e^- + \bar{\nu}_e + \nu_\mu$ was impliziert, dass das Verhältnis von Myon-Neutrino-Fluss zu Elektron-Neutrino-Fluss aus der Atmosphäre 2:1 beträgt.

Bekanntlich beobachtete das Super-Kamiokande-Observatorium einen viel niedrigeren Wert dieses Verhältnisses, was auf Neutrino-Oszillationen hinweist und damit übereinstimmt $\nu_\mu \to \nu_\tau$ .

In Diskussionen über diese Ergebnisse scheint es jedoch nie so, als könnten Oszillationen der Elektron-Neutrinos relevant sein. Ich verstehe, dass sie das Ergebnis nicht erklären konnten, da sie es nur verschlimmern würden, aber ist es nicht notwendig, sie zu berücksichtigen?

Elektronen-Neutrino-Oszillationen wurden natürlich auch in anderen Experimenten bestätigt, daher halte ich es für notwendig, sie bei der Interpretation der Super-Kamiokande-Ergebnisse zu berücksichtigen.

dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen

Als nebensächlicher Kommentar "die beim Aufprall auf die Erdatmosphäre hauptsächlich in Pionen zerfallen" ist ziemlich falsch. Kosmische Protonen zerfallen nicht . sie sind stabil. Stattdessen kollidieren sie dann mit atmosphärischen Partikeln und diese Kollisionen erzeugen einen Spray von Produkten (genau wie das, was in einem Beschleunigerexperiment passiert), das Myonen und Pionen und andere Dinge enthält. Keine davon beeinflusst den Rest der Frage.

Antworten (2)

Atmosphärische Neutrinooszillationen

Als nebensächlicher Kommentar "die beim Aufprall auf die Erdatmosphäre hauptsächlich in Pionen zerfallen" ist ziemlich falsch. Kosmische Protonen zerfallen nicht . sie sind stabil. Stattdessen kollidieren sie dann mit atmosphärischen Partikeln und diese Kollisionen erzeugen einen Spray von Produkten (genau wie das, was in einem Beschleunigerexperiment passiert), das Myonen und Pionen und andere Dinge enthält. Keine davon beeinflusst den Rest der Frage.

Benutzer154997 · Answer 1

Die Schwingungslänge $L$ ist umgekehrt proportional zu $\Delta m^2$ , zwischen den beiden betrachteten Geschmacksrichtungen. Aber $\Delta m^2_{21}$ (für $\nu_e-\nu_\mu$ ) beträgt etwa 3 % von $\Delta m^2_{32}$ (für $\nu_\mu-\nu_\tau$ ).

Eigentlich, $L \propto E/\Delta m^2$ Wo $E$ die Energie des Neutrinos ist, aber für den betrachteten Fall die $\nu_e$ Und $\nu_\mu$ wird keine Energien haben, die zwei Größenordnungen voneinander entfernt sind, um das Verhältnis der zu kippen $\Delta m^2$ 'S. Andererseits, $E$ kommt ins Spiel, wenn man verschiedene Neutrinoquellen vergleicht.

Die einzige Referenz für alle Partikeleigenschaften ist die Particle Data Group: die Titelseite und insbesondere die Seite für Neutrino-Oszillationen in Abschnitt (B) Drei-Neutrino-Mischparameter .

Aus tiefstem Herzen aber ich entschuldige mich in der Tat. Fest.
Danke für deine Antwort und für die Links. Aber meinst du nicht, dass die Schwingungslänge umgekehrt proportional zu ist $\Delta m^2$ ?
Ja, Entschuldigung, ich habe den Satz mit Phase im Hinterkopf begonnen und wurde unterbrochen!

Jazzfreak · Answer 2

Schwingungen spielen eine große Rolle, aber es gibt noch einen weiteren Effekt. Nicht alle Myonen zerfallen, bevor sie die Erde treffen. In Materie verlieren Myonen schnell Energie (sie werden immer noch zerfallen, aber die resultierenden Neutrinos tragen viel weniger Energie und sind daher vernachlässigbar). Siehe zB Abb. 3 hier: https://arxiv.org/abs/1502.03916 . Die Wirkung nimmt natürlich mit der Energie zu.

Atmosphärische Neutrinooszillationen

Etienne Bezout

dmckee --- Ex-Moderator-Kätzchen

Antworten (2)

Benutzer154997

Omry

Benutzer154997

Etienne Bezout

Benutzer154997

Jazzfreak

Was ist der Unterschied zwischen einem Neutrino und einem Antineutrino? [Duplikat]

Welche Bedeutung haben diese Massen?

Majorana-Masse für Neutrinos im Standardmodell

Was unterscheidet das Verhalten eines Teilchens von seinem Antiteilchen: C-Verletzung oder CP-Verletzung?

Ist es möglich, dass Neutrinos oder andere subatomare Teilchen zum radioaktiven Zerfall beitragen?

Könnte ein Neutrino der 4. Generation ein brauchbarer Kandidat für dunkle Materie sein?

Quark-Mischung vs. Neutrino-Mischung, Masseneigenzustände, schwache Zustände und Detektion

Wie finden Physiker die Geschwindigkeit von Neutrinos?

Warum sagt die Stringtheorie nicht die Existenz unendlich vieler Elementarteilchen voraus?

Sterile Neutrinos und Supersymmetrie