Alle bisher beobachteten Antineutrinos besitzen rechtshändige Helizität (dh nur einer der beiden möglichen Spinzustände wurde jemals gesehen), während Neutrinos linkshändig sind.
Obwohl gesagt wird, dass Antineutrinos und Neutrinos neutrale Teilchen sind, ist es möglich, dass sie dasselbe Teilchen sind. Teilchen mit dieser Eigenschaft werden als Majorana-Teilchen bezeichnet.
Majorana-Neutrinos haben die Eigenschaft, dass Neutrino und Antineutrino nur durch Chiralität unterschieden werden können; Was Experimente als Unterschied zwischen Neutrino und Antineutrino beobachten, könnte einfach auf ein Teilchen mit zwei möglichen Chiralitäten zurückzuführen sein.
Nun sind Helizität und Chiralität für Massenteilchen nicht dasselbe. Wenn es also stimmt, dass es zwei Arten von Helizität gibt, wie ist es dann möglich, dass ein Neutrino ein Majorana-Teilchen sein könnte?
Die Antwort auf ein solches Problem folgt.
Kein Anti- im Fall von Majorana-Teilchen
Erstens, wenn wir den Massenterm (hier ist es nicht wichtig - Majorana oder Dirac) des Neutrinos einbeziehen, dann kommen wir zwangsläufig zu der Aussage, dass das Neutrino zwei Helicitäten haben kann.
Zweitens, da Majorana Fermion ist
Es gibt auch eine zusätzliche Bemerkung. Die Ladungskonjugation des linken Teilchens ergibt das rechte Antiteilchen, daher gibt es kein Problem mit der Chiralität.
Warum die Majorana-Natur des Neutrinos dem Experiment nicht widerspricht
Wir folgen damit der Aussage, dass ein Neutrino, wenn es ein Majorana-Neutrino ist, sowohl linkshändig als auch rechtshändig sein kann. Dies widerspricht jedoch nicht der Aussage, dass meist nur linkshändiges (in gewissem Sinne linkshelikales) Neutrino interagiert (und somit irgendwie nachgewiesen werden kann). Dies ist aufgrund zweier Tatsachen der Fall.
Erstens , wenn die Masse des gegebenen Teilchens klein ist, dann ist dieses Teilchen in den meisten Prozessen relativistisch, an denen es und andere Teilchen mit viel größeren Massen beteiligt sind als . Im relativistischen Grenzfall fällt die Helizität mit der Chiralität zusammen; nämlich die Wenderate der Helizität ist proportional zu , mit die Energie von sein . Wir können daher schlussfolgern, dass ein ultrarelativistisches Teilchen eine bestimmte Helizität hat, die durch seine Chiralität definiert ist.
Zweitens enthält der schwache Sektor des Standardmodells eine Wechselwirkung, bei der das Elektron nur mit dem links-chiralen Neutrino wechselwirkt (während das Positron mit dem rechts-chiralen wechselwirkt). Lassen Sie uns diese Tatsachen vereinheitlichen. Wenn wir einen Prozess haben, in dem Elektron und Neutrino entstehen, dann wird es aufgrund der kleinen Neutrinomasse und damit seiner ultrarelativistischen Bewegung in "99,9%" der Wechselwirkungen linkshändig (im Sinne von Helizität) sein.