Warum sagt das Standardmodell voraus, dass Neutrinos masselos sind?

Warum sind Neutrinos im Standardmodell masselos ? Hängt es mit der experimentellen Tatsache zusammen, dass Neutrinos immer nur eine Projektionsrichtung des Spins auf die Bewegungsrichtung haben?

ps.uci.edu/~superk/oscillation.html Dies ist die Seite, die ich ziemlich aufschlussreich zu dem Thema fand, wie Leute herausgefunden haben, dass Neutrinos Masse haben müssen (in Laienbegriffen!). Das Standardmodell sagt dies nicht wirklich voraus, stattdessen musste die Mathematik, die das Modell beschreibt, leicht geändert werden, wie die Antworten zeigen.

Antworten (4)

Das Standardmodell sagt nicht voraus , dass Neutrinos masselos sind. Es ist ein „Modell“, bei dem Neutrinos zunächst als masselos gelten, weil keine Masse beobachtet wurde.

Wir wissen jetzt, dass Neutrinos Massen haben, durch die Mischung zwischen den verschiedenen Neutrinotypen, durch eine Matrix namens PMNS-Matrix (ähnlich der CKM-Matrix für Quarks). Diese Mischung erklärt die Anzahl der Neutrinos, die von der Sonne kommen, und setzt eine untere Grenze für die Masse. Aber niemand hat eine echte Messung für die Massen von Neutrinos durchgeführt ... Der Umgang mit Neutrinos ist wirklich schwierig.

Ich dachte, alle Teilchen im SM beginnen masselos und sie erwerben Masse entweder über die Higss-, Dirac- oder Majorana-Mechanismen, und für Neutrinos wurde angenommen, dass keiner der Mechanismen angewendet / von Bedeutung ist, aber bei Schwingungen glauben wir jetzt, dass der Majorana-Mechanismus im Spiel ist.
@BrandonEnright Ich bin mir bei allen Partikeln nicht sicher, denn bei allen Problemen, die ich gelöst habe (QED, QCD, ...), gehen wir davon aus, dass wir ihre Masse kennen (experimentell). Sie können die Masse mit einem Higgs-Feld erklären, das Sie zu Ihrem Lagrange hinzufügen, aber Sie müssen dies von dem Interaktionsproblem trennen, das Sie lösen. Alles von Grund auf neu zu machen, tut niemand! Die Leute erhalten also normalerweise eine Erklärung der Masse und stellen sicher, dass sie mit der Lagrange-Funktion der Theorie kompatibel ist, und dann vergessen sie all diese zusätzlichen Felder, denn Sie können Ihre Wechselwirkung immer in Bezug auf die Störungstheorie zerlegen (zumindest in der QED).
@BrandonEnright Sie haben Recht, dass bei sehr hohen Energien alle Massen des SM 0 sind und so bleiben, wenn es keinen Higgs-Mechanismus gäbe. Der springende Punkt ist, dass der SM sehr viele Parameter hat, die es ermöglichen, tatsächlich die beobachteten Massen einzugeben. Das Neutrino hatte nach experimentellen Messungen eine mit Null kompatible Masse. Lediglich die Oszillationen zwischen Neutrinos unterschiedlicher Leptonenzahl weisen auf eine sehr kleine Masse hin.
OK. Ich kann meine Frage in folgender Form umschreiben: Warum können Neutrinos in "nativen" SM nicht massiv sein?
@AndrewMcAdams Es ist nicht "kann nicht", es ist eine Eingabe. Wir fanden experimentell heraus, dass Neutrinos masselos sind, und wir hielten das für richtig, weil unsere Messungen (und immer noch) nicht genau genug waren, und jetzt fanden wir heraus, dass mit einer gewissen Theorie, die durch Beobachtungen bestätigt wird, Neutrinos eine gewisse kleine Masse haben sollten. Also ändern wir jetzt nur noch die Eingabe in SM. Das zerstört SM nicht. Sie können einfach den Massenterm zum Lagrangian von Neutrinos hinzufügen, und das Problem ist behoben. In der Praxis müssen wir das jedoch nicht tun, da der Fehler, der daraus resultieren würde, im Vergleich zu anderen Fehlern sehr klein ist.

Ich stimme der Antwort des Quantenphysikers zu, dass Nullmasse für Neutrinos eine Eingabe in das Standardmodell war, keine Vorhersage, weil Messungen eine mit Null kompatible Masse zeigten.

Aber ich füge hinzu, dass die Entdeckung, dass Neutrinos eine Masse haben müssen, das Standardmodell nicht zerstört, es müssen nur unterschiedliche Lagrangian für die Neutrinos aufgenommen werden.

Das experimentell etablierte Phänomen der Neutrino-Oszillation, das Neutrino-Flavor-Zustände mit Neutrino-Massenzuständen mischt (analog zum CKM-Mixing), erfordert jedoch, dass Neutrinos Massen ungleich Null haben. Massive Neutrinos wurden ursprünglich von Bruno Pontecorvo in den 1950er Jahren konzipiert. Die Verbesserung des Grundgerüsts zur Anpassung an ihre Masse ist einfach, indem ein rechtshändiger Lagrange hinzugefügt wird. Dies kann auf zwei Arten erfolgen. Wenn, wie bei anderen fundamentalen Teilchen des Standardmodells, Masse durch den Dirac-Mechanismus erzeugt wird, dann würde das Gerüst ein SU(2)-Singulett erfordern. Dieses Teilchen hätte keine anderen Standardmodell-Wechselwirkungen (abgesehen von den Yukawa-Wechselwirkungen mit der neutralen Komponente des Higgs-Dubletts), wird also als steriles Neutrino bezeichnet. Oder Masse kann durch den Majorana-Mechanismus erzeugt werden,

Im Standardmodell kann die Masse eines Teilchens entweder durch die Dirac- oder die Weyl-Gleichung erklärt werden. Die erste Sache ist, dass Neutrinos durch keine der obigen Gleichungen (Dirac-Gleichung oder Weyl-Gleichung) im Standardmodell beschrieben werden können, weil keine rechtshändigen Neutrinos beobachtet werden. Die Dirac-Gleichung benötigt vier Spinoren, um die Masse eines Teilchens zu erklären. Aber im Fall von Neutrinos haben wir nur zwei Spinoren. Andererseits gelten Weyl-Gleichungen nur für die masselosen Teilchen. Somit können weder die Dirac-Gleichung noch die Weyl-Gleichung die Neutrinos erklären. Einfach deshalb sind Neutrinos meiner Meinung nach im Standardmodell masselos.

Ich stimme Curious über den Grund zu, warum angenommen wurde, dass Neutrino im Standardmodell masselos ist. Ich möchte nur hinzufügen, dass diese Annahme nur für einen Spinor oder ein Spin 1/2-Teilchen gilt, das auch ein Fermion ist.