中微子从何而来?轻子和它们的中微子对之间有什么关联?

时间:2021-07-24 09:28:13   作者:
包含基本粒子的衰变过程,有时包括中微子的发射。中微子可以有三种类型中的一种——电子、介子和介子——以它们的质量递增的顺序排列。中微子只能在弱核力的规范玻色子介导的粒子衰变或味道变化过程中释放出来,规范玻色子是弱力的载体,规范对称被破坏。

以原子核内质子转化为中子为例。这个过程包括一个下夸克转化为一个上夸克,同时伴随一个电子和一个电子的反中微子。电子是电荷守恒所必需的,而反中微子是轻子数守恒所必需的。轻子数守恒是指轻子及其反粒子的数目在任何粒子反应中都是守恒的。如果反应前是零,那么反应后也一定是零,就像这个例子一样。

中微子从何而来?轻子和它们的中微子对之间有什么关联?

上述转换过程是由W玻色子中介的,W玻色子是一种质量非常大的玻色子,它携带弱核力,SU(2)规范对称破碎。由于其巨大的质量,它的寿命非常短,在行进了不到强子直径的千分之一的距离后,它会迅速衰变为轻子和它的中微子。

所以一个释放轻子的衰变过程同时也会释放中微子以保持轻子数。另一个例子是介子衰变为电子。这种衰变伴随着2个中微子——电子中微子和电子反中微子。轻子数守恒需要2个中微子。

虽然到目前为止观察到的所有粒子衰变都遵循轻子数守恒,但量子场论允许它在非常特殊的情况下被违反。目前还不确定中微子是狄拉克旋量还是马约拉纳旋量。如果中微子确实是马约拉纳旋量,那么轻子数就不会守恒。在这种情况下,一个中微子会是它自己的反粒子,而两个手性或螺旋性相反的中微子会相互湮灭。
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