Neutrino-Vernichtung und Bosonen

Wäre es theoretisch möglich, dass ein hochenergetisches Neutrino und ein anderes hochenergetisches Antineutrino zu einem Boson vernichten?

Welche(s) Boson(en) wären theoretisch möglich?

  • ein oder mehrere Photonen?
  • das Higgs-Boson?
  • Z-Boson?
Ich denke, es wäre hilfreich, wenn die Antworten Ausdrücke für die Querschnitte für die verschiedenen Prozesse enthalten.

Antworten (4)

Das Neutrino und das Antineutrino können annihilieren, um a zu erzeugen Z Boson. Aber die Masse der Z Boson ist da 90 GeV, um also ein solches Boson zu erzeugen, müssen die Neutrinos hochenergetisch sein.

Theoretisch könnte auch ein Higgs-Boson erzeugt werden, aber dafür wird noch mehr Energie benötigt, da das Higgs-Boson schwerer ist als das Z Boson. Außerdem ist die Kopplung des Higgs an die Neutrinos extrem gering. Die Kopplung des Higgs-Bosons ist proportional zur Masse der Neutrinos. Es ist bekannt, dass Neutrinos eine nicht verschwindende Masse haben, aber eine sehr kleine. Aufgrund der sehr geringen Masse ist auch die Kopplung sehr klein. Dies ist kein Prozess, der wahrscheinlich in einem Experiment beobachtet wird.

Andererseits ist die Erzeugung von Photonen überhaupt nicht möglich. Photonen koppeln an elektrische Ladung. Neutrinos sind neutral, daher keine Kopplung an Photonen.

Vielleicht noch interessanter als eine Neutrino-Antineutrino-Vernichtung wäre die Beobachtung einer Neutrino-Neutrino-Vernichtung. Wenn Neutrinos ihre eigenen Antiteilchen sind, nennen wir sie Majorana-Neutrinos (andernfalls heißen sie Dirac-Neutrinos).

Wir wissen nicht, ob Neutrinos Majorana oder Dirac sind. Wenn wir eine Neutrino-Neutrino-Vernichtung beobachten würden, wäre das ein klares Zeichen dafür, dass Neutrinos Majorana sind. Aber Neutrino-Experimente sind notorisch schwierig durchzuführen. Das einzige mir bekannte Experiment, das nach einer Neutrino-Neutrino-Vernichtung sucht, ist das neutrinolose Doppel β Verfall .

Photonen können erzeugt werden (z. B. das Z-Boson koppelt an geladenes Material oder Neutrinos koppeln direkt an Ws). Natürlich sind solche Amplituden wahrscheinlich lächerlich.
Tut mir leid, ich habe versehentlich eine Änderung genehmigt, die jetzt rückgängig gemacht wurde. Aber die Bearbeitung fragt, ob "Wenn wir eine Neutrino-Neutrino-Vernichtung beobachten würden, wäre dies ein klares Zeichen dafür, dass Neutrinos Majorana sind" mit Dirac enden sollte. Ich denke nicht.
Sind Annihilationen in W 0 Bosonen ausdrücklich verboten?
Majorana hat Recht. Danke, dass Sie die Bearbeitung rückgängig gemacht haben. Gäbe es eine physische W 0 , Neutrinos könnten daran koppeln.
Ich bin verwirrt. Ich dachte W0 = Z.
Der W 0 Boson aus der W Triplett ist nicht dasselbe wie die Z Boson. Weder Massen noch Kupplungen stimmen. Der Z Boson ist eine Linearkombination von W 0 und der Singulett-Zustand B 0 . Speziell: Z = − Sünde ⁡ θ W B 0 + cos ⁡ θ W W 0 , Wo θ W ist der Weinberg-Winkel.
@pfnuesel Ich denke, Ihre Aussage über die Higgs-Kopplung an Neutrinos ist ungenau. Zunächst einmal hat die Higgs-Kopplung an Neutrinos nichts damit zu tun, dass das Higgs viel schwerer ist als Neutrinos. Zweitens, woher wissen wir, dass die entsprechende Kopplung klein ist? Wir kennen nicht einmal den Mechanismus, der für die Masse des Neutrinos verantwortlich ist. Wenn es eine einfache Yukawa-Interaktion wäre, dann hätten Sie Recht. Aber denken Sie daran, dass ein rechtshändiges Neutrino noch nie in der Natur beobachtet wurde.
Die Kopplung des Higgs ist proportional zur Neutrinomasse, nicht zur Higgs-Masse. Ich habe meine Antwort verbessert, um dies klarer zu machen. Und ja, wir kennen den Mechanismus nicht, wie die Neutrinos Masse erhalten. Ich bin einfach davon ausgegangen, dass es sich um die gleiche Yukawa-Kopplung handelt wie bei anderen Elementarteilchen.
Warten Sie, was passiert also, wenn zwei niederenergetische Teilchen – Neutrino und Antineutrino – kollidieren? Vernichten sie nicht?
@Michael hallo an mir vorbei! Das frage ich mich anscheinend immer noch!
@Michael (Vergangenheit und Gegenwart) Warum stellst du dann keine neue Frage?

Ja, das Z-Boson kann in ein Neutrino und ein Anti-Neutrino zerfallen , und der von Ihnen beschriebene Prozess ist nur die Zeitumkehrung davon.

Aber wir müssen auch beachten, dass die Bildung von Photonenpaaren durch Neutrino-Anti-Neutrino-Vernichtung bei höheren Ordnungen in der Störungstheorie möglich ist (beginnend auf der Ebene einer Schleife mit dem Austausch geladener Leptonen und W ± Vektorboson). Dieser Prozess hat wegen des Schleifenintegral-Unterdrückungsfaktors tatsächlich einen sehr kleinen Wirkungsquerschnitt.

Eine Bemerkung: wenn Neutrinos masselos wären, auch bei Vernichtung höherer Ordnung v + v ¯ → γ γ wäre verboten. Der Grund hängt mit dem Satz von Yang-Landau zusammen, der besagt, dass Spin 1 Objekt nicht in 2 Photonen zerfallen kann. Da bei masselosen Neutrinos Helizität gleichbedeutend mit Chiralität ist und nur linkshändiges Neutrino und rechtshändiges Antineutrino interagieren, besteht das System v + v ¯ würde ein Objekt mit Spin 1 bilden, daher das Verbot. Da Neutrinos Masse haben, sollte die Möglichkeit bestehen, dass die chiralen v ¯ R ist eine Helizität v ¯ L Bildung eines Spin-0-Systems
Ich stimme Ihnen diesbezüglich zu. Aber wir wissen, dass Neutrinos eine winzige Masse haben, die den Prozess möglich machen würde. Ich dachte auch an Boxdiagramme. Danke @Paganini für den Hinweis.

Das Z-Boson kann in ein Neutrino-Antineutrino-Paar zerfallen. Ihr dieser Prozess ist die Umkehrung des Zerfalls.

Eine direkte Kombination mit Photonen ist unmöglich, da Photonen nicht schwach interagieren und Neutrinos nicht elektromagnetisch interagieren.

Direkte Kombination zu Higgs wäre (IMHO) möglich, da es keinem Erhaltungssatz widerspricht, aber ich finde es hat einen extrem niedrigen Querschnitt.

AFAIK bei Supernova-Explosionen spielt die Neutrino-Vernichtung eine wichtige Rolle in den Prozessen.

Dachten Sie an Neutrino-Absorption? Ich habe Schätzungen gesehen, dass die Materieschicht direkt außerhalb des Kerns bei einem Supernova-Kollaps dicht genug ist, um etwa 10 % des im Kern selbst erzeugten Neutrinoflusses zu absorbieren; aber ich kann mich nicht erinnern, schon einmal etwas über die Vernichtung von Neutrinos gesehen zu haben.
Neutrino-Vernichtung und Bosonen
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