Мюонное нейтрино

Мюонное нейтрино (ν_µ) — элементарная частица с ненулевой величиной массы покоя, квантовое число L=1/2 (спин = 1/2) - группа лептонов, подгруппа мюона, электрический заряд 0 (систематизация по полевой теории элементарных частиц).

Экспериментально обнаружено в 1962 году группой исследователей под руководством Леона Ледермана, Джека Стейнбергера и Мелвина Шварца.

(Статья в разработке)

Оглавление

• • 1 Мюонное нейтрино в полевой теории

  • 2 Мюонное нейтрино и фундаментальные взаимодействия

  • 3 Электрическое поле мюонного нейтрино

  • 4 Среднее время жизни мюонного нейтрино и продукты распада

  • 5 Возбужденные состояния мюонного нейтрино

  • 6 Мюонное нейтрино и нейтринные осцилляции

Подгруппа мюона

Структура мюонного нейтрино

Электрический дипольный момент мюонного нейтрино (согласно полевой теории элементарных частиц)

где ħ – постоянная Планка, L - главное квантовое число в полевой теории элементарных частиц, e – элементарный электрический заряд, m₀ – масса покоя мюонного нейтрино, m_0~ – масса покоя мюонного нейтрино, заключенная в переменном электромагнитном поле, c – скорость света, P - вектор электрического дипольного момента (перпендикулярен плоскости мюонного нейтрино, проходит через центр частицы и направлен в сторону положительного электрического заряда), s - среднее расстояние между зарядами, r_e - электрический радиус элементарной частицы.

Потенциал ϕ электрического дипольного поля мюонного нейтрино в точке (А) (в ближней зоне 10s>r>s приблизительно), в системе СИ равен:

где θ - угол между вектором дипольного момента P и направлением на точку наблюдения А, r₀ - нормировочный параметр (величина указана справа от формулы) , ε₀ - электрическая постоянная, r - расстояние от оси (вращения переменного электромагнитного поля) элементарной частицы до точки наблюдения А, h – расстояние от плоскости частицы (проходящей через ее центр) до точки наблюдения А, h_e - средняя высота расположения электрического заряда в нейтральной элементарной частице (равна s/2), |...| - модуль числа, p_v - величина вектора P_v. В системе СГС отсутствует множитель

Напряженность E электрического дипольного поля мюонного нейтрино (в ближней зоне 10s>r>s приблизительно), в системе СИ равна:

где n — единичный вектор из центра диполя в направлении точки наблюдения (А), точкой (·) обозначено скалярное произведение, жирным шрифтом выделены вектора. (В системе СГС отсутствует множитель .)

4 Среднее время жизни мюонного нейтрино и продукты распада

Согласно полевой теории элементарных частиц, мюонное нейтрино должно быть нестабильной элементарной частицей и его масса покоя должна быть больше чем у электронного нейтрино. Если величина его массы покоя будет более чем в 3 раза превышать величину массы покоя электронного нейтрино, то у мюонного нейтрино будут следующие каналы распада:

ν_μ → ν_e + n(ν_e + анти ν_e )

ν_µ → ν_e + nϒ

где n=1,2,3, ... зависит от разности масс покоя ν_µ и ν_e.

Распады мюонного нейтрино впервые удалось обнаружить в эксперименте Т2К (Tokai-to-Kamioka) Япония.

Эксперимент К2К (КEK-to-Kamioka) позволил сделать предварительную оценку среднего времени жизни мюонного нейтрино как не более 10^-3 секунды.

Результаты работ, доказывающих превращение мюонных нейтрино в электронные нейтрино, были представлены в столице Швеции Стокгольме на конференции по физике высоких энергий Европейского Физического Общества (EPSHEP 2013)

5 Возбужденные состояния мюонного нейтрино

Согласно полевой теории элементарных частиц, мюонное нейтрино должно иметь еще и набор возбужденных состояний в соответствии с правилами квантования квантового числа V. Их масса будет выше величины массы покоя основного состояния (самого мюонного нейтрино) в результате чего все они будут еще более короткоживущими. Среди возбужденных состояний имеется одно (первое возбужденное состояние) с той же величиной спина (1/2), что у основного состояния и его легко спутать с новым лептоном, как это и произошло с первым возбужденным состоянием, получившим историческое название - "тау-нейтрино". В возбужденное состояние мюонное нейтрино будет переходить в результате столкновения с другим мюонными нейтрино и наличии достаточной кинетической энергии. При переходе в состояние с меньшей энергией (в том числе и в основное состояние) разница энергий будет излучаться в виде электромагнитного излучения или пар электронное нейтрино - электронное антинейтрино, если на это будет достаточно энергии.

6 Мюонное нейтрино и нейтринные осцилляции

Сначала цитата из Википедии: "Нейтри́нные осцилля́ции — превращения нейтрино (электронного, мюонного или таонного) в нейтрино другого сорта (поколения), или же в антинейтрино. Теория предсказывает наличие закона периодического изменения вероятности обнаружения частицы определённого сорта в зависимости от прошедшего с момента создания частицы собственного времени. Идея нейтринных осцилляций была впервые выдвинута советско-итальянским физиком Б. М. Понтекорво в 1957 году. Наличие нейтринных осцилляций важно для решения проблемы солнечных нейтрино."

Поскольку физика в 2013 г. установила отсутствие дефицита солнечных электронных нейтрино реакции (p⁺ + p⁺) составляющих около 91% всего потока солнечных электронных нейтрино, поэтому нет необходимости вводить нейтринные осцилляции.

Кроме того, самопроизвольное превращение нейтрино в антинейтрино противоречит законам электромагнетизма, а самопроизвольное превращение одного типа нейтрино в другой тип нейтрино противоречит не только законам электромагнетизма, но и закону сохранения энергии. Противоречие законам электромагнетизма обусловлено различием электромагнитных полей и магнитных моментов (пока не измеренных) у нейтрино. Противоречие закону сохранения энергии обусловлено различием величины масс покоя, возникающее в результате различия квантовых чисел нейтрино и соответственно их электромагнитных полей.

Таким образом, нейтринные осцилляции не могут существовать в природе. Вместо этого в природе имеют место распады нестабильных более тяжелых мюонных нейтрино и их возбужденных состояний.

Владимир Горунович