Ist die Neutrinomasse wirklich Physik „jenseits des Standardmodells“?

Ich habe während meines MSc-Physik-Studiums ein Aufbaustudium in "Unification" absolviert. Die Vorlesungsunterlagen enthalten Dinge wie „Neutrinos werden als masselos vorhergesagt“ und „Neutrino-Massensignalphysik jenseits des Standardmodells“.

Aber sind rechtshändige Neutrinos nicht im Standardmodell enthalten, weil niemand sie jemals mit Sicherheit beobachtet hat? Es gibt keinen Neutrino-Massenterm analog zu Quarks oder Elektronen, weil nur Linkshänder im SM enthalten sind, aber wenn Rechtshänder absichtlich nicht enthalten sind, wie ist dies überhaupt eine Vorhersage? Ist es nicht eine direkte Folge davon, Rechtshänder nicht einzubeziehen ...?

Wenn es rechtshändige sterile Neutrinos gibt (die die schwache Kraft nicht spüren), können wir dann nicht einfach einen analogen rechtshändigen Singulett-Neutrino-Term hinzufügen, genau wie für das Elektron? Dann "erweitern" wir einfach das Standardmodell - das ist keine neue Physik darüber hinaus.

Ich verstehe, dass, wenn es sich um Majorana-Partikel handelt und es einen Majorana-Massenterm gibt, dann muss zB das Higgs-Feld ein Triplett sein, oder wenn wir sowohl einen Majorana- als auch einen Dirac-Massenterm hinzufügen, gibt es den Wippenmechanismus, der einige neue Partikel vorhersagt, aber selbst dann fühlt sich das nicht wie "neue Physik" an, und es fühlt sich wie die Erweiterung des SM an, nicht etwas "darüber hinaus".

Basierend auf dem Versuch, hier ähnliche Fragen wie meine zu finden, scheint es mir wirklich, dass Neutrinos nicht als masselos vorhergesagt werden, ich denke, ich suche nur nach Bestätigung. Meine eigentliche Frage ist also, signalisiert eine der Erweiterungen des SM, Neutrinomasse hinzuzufügen, neue Physik ? Was zählt überhaupt als neue Physik ? Ich denke, es wäre so etwas wie eine fünfte Kraft. Nicht sicher, was die allgemeine Vereinbarung über "neue Physik" ist.

Dies ist dieser Frage ähnlich. Warum wird die Leptogenese ernst genommen? . Bin gespannt, welche Antworten du bekommst.

Antworten (3)

Meine eigentliche Frage ist also, signalisiert eine der Erweiterungen des SM, Neutrinomasse hinzuzufügen, neue Physik? Was zählt überhaupt als neue Physik? Ich denke, es wäre so etwas wie eine fünfte Kraft. Nicht sicher, was die allgemeine Vereinbarung über "neue Physik" ist.

Ihre Frage basiert auf Meinungen und es gibt keine solide Antwort darauf. Viele Fragen auf dieser Seite sprechen sie an, und es liegt an Ihnen, sie zu beantworten. Der SM ist ein loser Begriff, der speziell dafür entwickelt wurde, seinen systematischen Missbrauch zu berücksichtigen. Es wurde eingeführt, um pedantische Fragen zu umgehen, ob etwas zum „Weinberg-Salam-Modell“ gehört oder nicht. Heute repräsentiert es die chirale Eichgruppe EW und die Higgs-Yukawa-Kopplungen, die Fermionen konsistent mit dieser chiralen Gruppe Masse verleihen, insbesondere sowohl up- als auch down-ähnliche Quarks und so geladene Leptonen und, falls erforderlich, auch Neutrinos, über denselben Mechanismus. Selbst wenn damals nicht bekannt war, dass Neutrinos massereich sind und die Yukawa-Kopplung keinen guten Grund hatte, sie aufzuschreiben, zweifelte jeder wohlmeinende Lernende nie an ihrer Legitimität. Die heutigen High-School-Wandkarten enthalten Neutrinomassen.

Endlose Diskussionen über „Teil des Standardmodells“ oder nicht sind also im Wesentlichen theologisch und eine subjektive Einschätzung dessen, was „allgemeine Zustimmung“ bedeutet. Die richtige Frage ist "untergebracht im SM". Wenn/wenn neue Elemente wie Majorana-Massen usw. experimentell beobachtet und akzeptiert werden, würden sie letztendlich in ein "neues/verbessertes" SM eingehen, das ist der "Standard" im Namen; und konkretisieren seine endgültige Entwicklung. Auch hier wurde der Begriff 1975 von Pais und Treiman erfunden , genau damit die Leute davon absehen würden, über solche Dinge zu streiten.

Danke für deinen Kommentar. Basierend auf dem, was Sie sagen, scheint es mir, dass die Leute immer wieder die Begriffe "neue Physik" oder "jenseits des Standardmodells" verwenden, um es sensationell klingen zu lassen. Ich hatte durch populärwissenschaftliche Artikel immer das Gefühl, dass dies eine Art unerklärliche schwarze Magie ist, bis ich erfuhr, wie es mathematisch funktioniert. Jetzt scheint es nur so, als würde man etwas bereits Bestehendes verbessern (in diesem Fall die Erweiterung des SM) - und das tun Physiker seit ihrem Bestehen.
Spot on: Sensationsgier des "wir auch!" Art, und in der Tat hat der populärwissenschaftliche Journalismus die Flammen der Missverständnisse vorsätzlich und fröhlich angefacht. Letztendlich haben Physiker, die mit Kollegen kommunizieren, kein Problem damit, sich klar auszudrücken; Es sind die Tricksätze beim Verfassen von Vorschlägen, Abteilungserklärungen und Redakteuren des Magazins "Symmetry", die das Wasser trüben.
Nur als Kommentar, rechtshändige Neutrinos werden nicht beobachtet. Es kann gut sein, dass wir sie nicht sehen, weil sie nicht existieren
@nwolijin Offensichtlich. Das ist der Punkt. Sie können im SM untergebracht werden, und Sie benötigen möglicherweise übernatürliche Kräfte, um sie auszuschließen.
@Cosmas Zachos Entschuldigung, dass ich Sie wahrscheinlich missverstanden habe. Wollen Sie damit sagen, dass rechtshändige Neutrinos irgendwie eine geregelte Angelegenheit sind?
@nwolijin Die Frage bezieht sich nicht auf die Realität von rechtschiralen Neutrinos oder nicht. Es ist, ob sie in den SM passen!

Rechte Neutrinos nicht in das Standardmodell aufzunehmen, ist eine Vorhersage - es sagt voraus, dass rechte Neutrinos nicht existieren, oder eine minimalere Aussage wäre, dass sie nicht mit allem anderen interagieren, was wir in das SM aufnehmen (einschließlich linker Neutrinos).

Sterile richtige Neutrinos zu haben, die nicht mit den Schwachen interagieren, ist jenseits des SM, zu sagen, dass sie nur den SM erweitern, bedeutet genau dasselbe. Sie gehören jetzt nicht dazu.

Ist es nicht eher ein Mangel an Beobachtung als an einer Vorhersage? Normalerweise wird vorausgesagt, dass Dinge existieren und nicht existieren. Ich könnte vorhersagen, dass irgendetwas nicht existiert, und es nirgendwo einschließen.
Man kann also „mangelnde Beobachtung“ in eine Aussage umformulieren, dass in den experimentellen Einstellungen, die uns zur Verfügung stehen, keine richtigen Neutrinos benötigt werden. Natürlich können Sie alles vorhersagen, was nicht existiert, aber wenn Sie zum Beispiel versuchen würden, vorherzusagen, dass Elektronen nicht existieren, hätten Sie ernsthafte Probleme, die Ergebnisse menschlicher Experimente zu erklären, also ist dies keine gute Vorhersage.
Es klingt nicht so, als wäre es so oder so ein Urteil, sie nicht unbedingt einzubeziehen. Kein Beweis kann ein Grund dafür sein, noch nicht aufgenommen zu werden. Und eine negative Vorhersage kann Sinn machen. Wenn Sie eine neue Theorie aufstellen, die rechtshändige Neutrinos verbietet, wäre die Vorhersage, dass sie nicht existieren, eine Konsequenz, die die Theorie falsifizieren könnte, auch wenn es schwer zu sagen ist, dass sie prüfbar ist.

Der Grund, warum massive Neutrinos als jenseits des Standardmodells (BSM) betrachtet werden, liegt darin, dass selbst wenn Sie Neutrinomasse auf die einfachste Weise hinzufügen möchten - einen rechtshändigen Neutrinostrom hinzufügen und ihn dann an das Higgs koppeln lassen Machen Sie diese Kopplung einfach beliebig klein, um sie an die Neutrinomasse anzupassen - Sie haben immer noch ein Problem. Es gibt keinen Grund, warum Sie nicht immer noch einen Majorana-Massenterm aufschreiben und sagen können, dass er zur Neutrinomasse beiträgt. Also hat das Neutrino entweder immer noch einen Majorana-Massenbeitrag (was neue Physik ist) oder nicht. Wenn es keinen Majarona-Begriff gibt, muss es einen Grund geben. Der Grund wäre so etwas wie eine neue Symmetrie, die Majorana-Begriffe verbietet. Diese neue Symmetrie wäre auch BSM. Im Moment gibt es also keine Möglichkeit, Neutrinomasse hinzuzufügen, ohne dass es sich um neue Physik handelt.

Ist die Neutrinomasse wirklich Physik „jenseits des Standardmodells“?
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