Ist es möglich, dass jeder "spontane Kernzerfall" tatsächlich durch "langsame Neutrinos" induziert wird?

Dieser Gedanke wurde durch einen Kommentar aus der aktuellen führenden Antwort von @Sentry auf die Frage inspiriert Wo sind all die langsamen Neutrinos?

Dieser [durch langsame Neutrinos induzierte Kernzerfall] wird immer noch ein äußerst seltener Prozess sein, und das große Problem besteht darin, ihn vom normalen spontanen Kernzerfall zu unterscheiden.

Zu den Fragen, die als Folge der Hauptfrage beantwortet werden müssten, gehören meines Erachtens:

  • Ist eine solche Möglichkeit als Theorie selbstkonsistent?

  • Wie verhält sich die benötigte Energiedichte langsamer Neutrinos zur postulierten Energiedichte der Dunklen Materie ?

Anmerkung: Die Dichte der Dunklen Materie unterscheidet sich signifikant in den äußeren Regionen der Galaxien (es gibt viel ) und im Zentrum (es gibt praktisch keine), aber meines Wissens nach nicht die Rate des radioaktiven Zerfalls.
@perterh Es ist genau das Gegenteil. Die Dichte der Dunklen Materie ist in der Nähe des Zentrums am höchsten.
Die Dichte kosmologischer Relikt-Neutrinos (der üblichen Art) ist um viele Größenordnungen niedriger als für dunkle Materie erforderlich.
@RobJeffries Stimmt, ähm, tut mir leid.
@PieterGeerkens: Meine Formulierung in der von Ihnen zitierten Antwort war irreführend. Ich habe es nachträglich bearbeitet, um klarer zu machen, was ich meinte. Spontan und Neutrino-induziert β -Zerfall sind grundlegend unterschiedliche Prozesse (wie in den Antworten unten beschrieben), aber es wird äußerst schwierig sein, die Signatur des letzteren in Bezug auf Detektorauflösung und Hintergrundunterscheidung zu unterscheiden.

Antworten (2)

Betrachten Sie den durchschnittlichen Beta-Zerfall, der auf Nukleonenebene aussieht

(1) n ⟶ p + e − + v ¯ .
Die Verteilung der Elektronenenergien (gemessen im Neutronensystem) wird durch den Phasenraum der Produkte gesteuert. Wir beobachten ein Elektronenenergiespektrum, das mit dieser Physik übereinstimmt.

Was Sie vorschlagen, ist im Wesentlichen, dass diese Reaktion richtig beschrieben wird

(2) n + v ⟶ p + e − .
mit einem sehr niederenergetischen Neutrino. (Nebenbei bemerkt, diese Reaktion mit hochenergetischen Neutrinos wird in Experimenten mit Beschleunigern und atmosphärischen Neutrinos beobachtet.)

Die Energieverteilung des Elektrons im Endzustand von Gl. (2) (wiederum im Ruhesystem des Neutons gemessen) würde jedoch durch den Impuls des einfallenden Neutrinos gesteuert. Es könnte nur wie das beobachtete Spektrum aussehen, wenn das Energiespektrum der einfallenden Neutrinos denjenigen entspräche, die für das ausgehende Neutrino in Gl. (1) vorhergesagt wurden . Da diese Neutrinos aber (je nach Zerfall) Energien von vielen MeV haben, sind sie keineswegs langsam.

Schlimmer noch, schwache Universalität funktioniert mit der gleichen effektiven Kopplungskonstante (der Fermi-Konstante ) für Reaktionen, an denen ein Neutrino im Anfangszustand beteiligt ist, wie für diejenigen, an denen ein Anti-Neutrino im Anfangszustand beteiligt ist. (Und ebenso für (Anti-)Neutrinos im Endzustand). Sie brauchen also nicht nur eine Verschwörung, um das richtige Energiespektrum für die Neutrinos zu erhalten, sondern die Verschwörung muss auch die gleiche Anzahl und das gleiche Spektrum für Antineutrinos sicherstellen, trotz des fast Faktors zwei Unterschied in der Häufigkeit von Quarks für diese beiden Arten, mit denen man bei niedriger Energie interagieren kann .

Kurze Antwort: Nein, das ist nicht möglich. Nicht einmal für schwache Zerfälle.

Okay; Soviel zu müßigen Spekulationen.

Dieses Argument könnte möglicherweise für schwache Zerfälle funktionieren, obwohl ich glaube, dass es Beweise für das Gegenteil gibt. Das kommt mir in den Sinn, aber ich werde nicht zu 100% schwören, dass es genau das ist, wonach Sie suchen. Peterh erwähnt in einem Kommentar, dass schwache Zerfallsraten (zB in Supernova-Nachglühen) unabhängig von der lokalen Dichte dunkler Materie zu sein scheinen.

Es gibt keinen Grund zu glauben, dass die Neutrinos irgendeine Rolle beim Auslösen von Alpha-Zerfällen spielen, wo die schwache Wechselwirkung nicht beteiligt ist.

Dunkle Materie und Neutrinos aus dem kosmischen Hintergrund (aus der Zeit, als das Universum so weit abgekühlt war, dass Neutrinos sich entkoppeln konnten) sind zwei verschiedene Dinge. Ich würde denken, dass Neutrinos aus dem kosmischen Nu-Hintergrund viel homogener im Raum verteilt sind (im Vergleich zu dunkler Materie).
Ich werde eine Antwort hinzufügen, die erklärt, warum es einer verblüffenden Verschwörung bedürfe, damit dies schwache Wechselwirkungen erklärt.
@Jeppe: Langsam genug Neutrinos sollten sich ähnlich wie dunkle Materie verhalten. Sie bestehen beide aus Material, das mit nichts interagiert und sich nicht mit hoher Geschwindigkeit bewegt.
@PeterShor Wenn wir also wissen, dass Neutrinos Masse haben, wie würden wir erwarten, dass der kosmische Neutrino-Hintergrund heute aussieht? Wenn sich alle primordialen Neutrinos wie "gewöhnliche" langsame und kalte (hadronische) Materie verhalten, umkreisen sie im gegenwärtigen Stadium vielleicht Galaxienzentren. Es gibt dann nicht mehr viele "Hintergrund"-Eigenschaften an ihnen. Vielleicht ist das Material für einen neuen Thread (ich könnte es fragen)?
Ist es möglich, dass jeder "spontane Kernzerfall" tatsächlich durch "langsame Neutrinos" induziert wird?
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