Mechanismus houpačky - Seesaw mechanism
V teorie velkého sjednocení z částicová fyzika, a zejména v teoriích neutrino mše a kmitání neutrin, houpačka mechanismus je obecný model používaný k pochopení relativních velikostí pozorovaných hmot neutrin, řádově eV, ve srovnání s těmi z kvarky a účtováno leptony, které jsou milionkrát těžší.
Existuje několik typů modelů, z nichž každý rozšiřuje Standardní model. Nejjednodušší verze „Typ 1“ rozšiřuje standardní model o dvě nebo více dalších pravorukých neutrinových polí vložených pod elektroslabou interakci,[A] a existence velmi velkého masového měřítka. To umožňuje identifikovat hmotnostní stupnici s postulovanou stupnicí velkého sjednocení.
Houpačka typu 1
Tento model produkuje lehké neutrino pro každou ze tří známých neutrinových příchutí a odpovídající velmi těžké neutrino pro každou příchuť, kterou je ještě třeba dodržet.
Jednoduchý matematický princip za mechanismem houpačky je následující vlastnost libovolného 2 × 2 matice formuláře
Má dva vlastní čísla:
The geometrický průměr z λ+ a −λ− rovná se |M|, protože určující λ+λ− = −M2.
Pokud tedy jedna z vlastních hodnot stoupá, druhá klesá, a naopak. Toto je význam jména "houpačka "mechanismu.
Při použití tohoto modelu na neutrina, B se považuje za mnohem větší než M.Pak větší vlastní hodnota, λ+, je přibližně rovno B, zatímco menší vlastní číslo je přibližně rovno
Tento mechanismus slouží k vysvětlení, proč neutrino masy jsou tak malé.[1][2][3][4][5][6] Matice A je v podstatě hmotnostní matice pro neutrina. The Majorana hmotnostní složka B je srovnatelná s Stupnice GUT a porušuje leptonové číslo; zatímco komponenty Dirac Hmotnost M, jsou řádově mnohem menší elektroslabá stupnice - nazývá se „VEV“ níže. Menší vlastní číslo λ− pak vede k velmi malé hmotě neutrin, srovnatelné s 1 eV, což je v kvalitativní shodě s experimenty - někdy považováno za podpůrný důkaz pro rámec Grand Unified Theories.
Pozadí
Matice 2 × 2 A vzniká přirozeným způsobem v rámci standardní model zvážením nejobecnější hmotové matice povolené měřidlo invariance standardního modelu akce a odpovídající náboje leptonových a neutrinových polí.
Nech Weyl spinor χ být neutrino část a levák lepton isospin dublet (druhou částí je lepton nabitý lepton),
protože je přítomen v minimu standardní model bez neutrinových hmot a nechť η být postulovaným pravorukým neutrinovým Weylovým spinorem, který je tílko pod slabý isospin (tj. neinteraguje slabě, například a sterilní neutrino ).
Nyní existují tři způsoby, jak se vytvořit Lorentzův kovariant hromadné termíny, přičemž buď
a jejich komplexní konjugáty, kterou lze zapsat jako a kvadratická forma,
Protože pravoruký neutrinový spinor není nabitý ve všech standardních symetriích rozchodu modelu, B je bezplatný parametr, který může v zásadě nabývat libovolné hodnoty.
Parametr M je zakázáno symetrie elektroslabého měřidla, a může se zobrazit až po jeho spontánní porucha přes a Higgsův mechanismus, jako Diracova masa nabitých leptonů. Zejména proto, že χ ∈ L má slabý isospin ½ jako Higgsovo pole H, a η má slabý isospin 0, hmotnostní parametr M lze generovat z Interakce Yukawa s Higgsovo pole, v konvenčním standardním modelu,
Tohle znamená tamto M je přirozeně řádu hodnota očekávaného vakua standardního modelu Higgsovo pole,
pokud bezrozměrný Spojka Yukawa je v pořádku y ≈ 1 . Lze jej zvolit důsledně menší, ale extrémní hodnoty y ≫ 1 může udělat model neporušující.
Parametr B ', na druhé straně, je zakázán, protože ne obnovitelné tílko pod slabý přebití a isospin lze vytvořit pomocí těchto dubletových komponent - je povolen pouze nerenormalizovatelný člen dimenze 5. Toto je původ vzoru a hierarchie stupnic hmotové matice A v mechanismu houpačky typu „1“.
Velká velikost B lze motivovat v kontextu velké sjednocení. V takových modelech zvětšené měřicí symetrie mohou být přítomny, které zpočátku působí B = 0 v nepřerušené fázi, ale vygenerují velkou, nemizející hodnotu B ≈ MSTŘEVO ≈ 1015 GeV, v rozsahu jejich spontánní narušení symetrie. Takže daná mše M ≈ 100 GeV, jeden má λ− ≈ 0,01 eV. Obrovské měřítko tak vyvolalo dramaticky malou hmotu neutrin pro vlastní vektor ν ≈ χ − (M⁄B) η.
Viz také
Poznámky pod čarou
- ^ Je možné generovat dvě neutrina s nízkou hmotností pouze s jedním pravotočivým neutrinem, ale výsledná hmotnostní spektra obecně nejsou životaschopná.
Reference
- ^ P. Minkowski (1977). „μ → e γ rychlostí 1 z 1 miliardy mionů se rozpadá?“. Fyzikální písmena B. 67 (4): 421. Bibcode:1977PhLB ... 67..421M. doi:10.1016 / 0370-2693 (77) 90435-X.
- ^ Gell-Mann, M.; Ramond, P.; Slanský, R. (1979). Freedman, D .; Van Nieuwenhuizen, P. (eds.). Supergravitace. Amsterdam: Severní Holandsko. 315–321. ISBN 044485438X.
- ^ T. Yanagida (1980). „Horizontální symetrie a masy neutrin“. Pokrok teoretické fyziky. 64 (3): 1103–1105. Bibcode:1980PThPh..64.1103Y. doi:10.1143 / PTP.64.1103.
- ^ S. L. Glashow (1980). Lévy, Maurice; Basdevant, Jean-Louis; Speiser, David; Weyers, Jacques; Gastmans, Raymond; Jacob, Maurice (eds.). „Budoucnost fyziky elementárních částic“. NATO Sci. Ser. B. 61: 687. doi:10.1007/978-1-4684-7197-7. ISBN 978-1-4684-7199-1.
- ^ Mohapatra, R.N.; Senjanovic, G. (1980). "Neutrinová hmotnost a spontánní parita nekonzervování". Phys. Rev. Lett. 44 (14): 912–915. Bibcode:1980PhRvL..44..912M. doi:10.1103 / PhysRevLett.44,912.
- ^ Schechter, J .; Valle, J. (1980). "Neutrinové hmoty v teoriích SU (2) ⊗ U (1)". Phys. Rev. 22 (9): 2227–2235. Bibcode:1980PhRvD..22.2227S. doi:10.1103 / PhysRevD.22.2227.
externí odkazy
- „Podrobnosti o mechanismu houpačky“. quantumfieldtheory.info.