12. kérdés - A jobbkezes neutrínók paradoxona

[dgy]

1956-ban fedezték fel (elméletileg és kísérletileg is), hogy a gyende kölcsönhatásra nem érvényes a tükrözésinvariancia. Később rájöttek a térbeli tükrözés (P-tükrözés) és a részecske/antirészecske tükrözés (ún. C-tükrözés) kapcsolatára: ha a két műveletet egyszerre hajtjuk végre, ismét lehetséges állapotot kapunk. Azaz lehet, hogy egy szituáció létezik a természetben, de a tükörképe nem, viszont ha a térbeli tükrözés mellett minden részecskét kicserélünk az antirészecskéjére (ez a kombinált inverzió avagy CP-tükrözés), akkor megint egy megengedett helyzetet kapunk.

A jelenség legegyszerűbb példája a neutrinó (amely csak a gyenge kölcsönhatásban vesz részt). A közönséges neutrínó a kísérletek szerint csak "balkezes" állapotban létezik, azaz ha megmérjük a spinjének a mozgásirányra eső vetületét (ún. helicitását), -1/2-et kapunk. Úgy képzelhetjük el, mint egy balra forgó dugóhúzót. Antirészecskéje, az antineutrínó pedig csakis jobbra forgó állapotban (+1/2-es helicitású állapotban) létezik.

Amíg úgy tudtuk, hogy a neutrínók tömege nulla, addig ez az elmélet teljesen rendben is volt. Nemrég azonban kimérték, hogy a neutrínóknak kicsiny, de nem nulla nyugalmi tömegük van. Vagyis nem fénysebességgel mozognak. Ekkor viszont lehetséges náluk gyorsabban is szaladni (ha nulla tömegűek lennének, és fénysebességgel mozognának, akkor semmi sem szaladhatna náluk gyorsabban). Előzzünk meg egy balkezes neutrínót, és nézzünk vissza rá! Azt látjuk, hogy hátrafelé távolodik tőlünk, impulzusa, mozgásiránya tehát ellenkezőjére változott. A forgása viszont nem, az maradt olyan, mint eredetileg volt. Az új mozgásirányhoz képest viszont ez nem balra, hanem jobbra forgásnak látszik. Egy Lorentz-transzformációval (azaz egyik inerciarendszerből egy másikba, speciel a neutrínónál gyorsabban szaladóba átlépve) tehát megváltoztattuk a neutrinó "kezességét" ("kiralitását"), azaz helicitás-állapotát, spinjének az impulzus irányára eső vetületét. Ha tehát a neutrínók tömege nem nulla, akkor egyaránt előfordulnak balra és jobbra forgó neutrínók (és antineutrínók) is. Mindez a fenti szemléletes érvelés helyett a Lorentz-transzformációk matematikai elmélete alapján is belátható.

Ebben az esetben viszont mi magyarázza azt a sokszorosan megerősített kísérleti eredményt, hogy még senki sem látott jobbkezes neutrínót vagy balkezes antineutrínót, azaz minden kísérleti tapasztalatunk olyan, mintha a neutrínók tömege nulla lenne, és nem lehetne egymásba alakítani a jobb- és balkezes részecskéket? Hova lettek a jobbkezes neutrínók? Mi a paradoxon magyarázata?

dgy

[Kookaburra]

Mert a laboratoriumok nem mozognak olyan gyorsan mint a neutrinok. Itt hozza kell tenni, hogy a hattersugarzas mint anyagi rendszer altal kijelolt vonatkoztatasi rendszerhez kepest. Ebben a rendszerben a neutrinok nagyon gyorsan, kozel fenysebesseggel mozognak, mi pedig hat ugye joval lassabban. A Nagy Bumm ota meg nem volt eleg ido ahhoz, hogy a neutrinok tobbszori utkozes utan lelassuljanak. A szupernovakbol szarmazo neutrinok szinten nagyenergiajuak, szoval jo gyorsak azok is. Az, hogy lassabbak a fenysebessegnel pl az 1987A szupernovanal is latszott, ha jol tudom 3 ora volt a kulonbseg a felfenyles elso eszlelese es a neutrino detektalasok kozott.

[Rigel]

[Kookaburra]

Igazad van, a 3 orara emlekeztem de ezek szerint teljesen mas az oka az idoelteresnek.

[Banzai]

Nemtom mennyire jó, de hátha. A neutrínok nem töltött leptonok, a helicitásuk saját,belső tulajdonságuk (ami a paritásukat is meghatározza, ami szintén belső tul. lesz) független attól hogy milyen vonatkoztatási rendszerből nézzük őket, így minden körülmény között a neutrínókat balkezesnek az antikat pedig jobbkezesnek fogjuk látni. A töltött leptonok helicitása viszont nem belső/saját tulajdonság, mert attól függ, milyen vonatkoztatási rendszerből nézzük őket.
Vagyis ha látnánk (vonatkoztatási rendszertől független) jobbkezes neutrínókat, az azt jelentené hogy nem érvényes a maximális P sértés.

A maximális paritássértés kapcsán egy idevágó mondat: „Nem tudom elhinni, hogy Isten balkezes” (Wolfgang Pauli)

Talán az is érdekes (egyfajta antropikus ok), hogy ha csak egy vagy két részecske-generáció létezne, akkor nem lehetne CPsértés a Standard Modellben! (Vagyis szimmetrikus világunk lenne >> anyag-antianyag)

[Banzai]

Ha már szimmetriákról van szó, azt (sok más mellett ) azért nem értem, hogy ha a lokális relativisztikus kvantumtérelméletekben érvényes a CPT szimmetria, akkor miért a CPT sértés a kulcs a SM-en túli, vagy kiterjesztett térelméletek keresésében. Például, hogy a bozonikus szuperhúrkölcsönhatások okozhatnak spontán CPT sértést.

[Banzai]

[szabiku]

Én is úgy tudom, hogy a CPT szimmetria speciális relativisztikusság miatt nem sérülhet.
Bár van egy kvantumtérelméleti könyvem, ahol homályosan egy fél mondatban ennek pici sérülésével kapcsolatosan nyilatkozik.
(most nincs nálam a könyv)
Nekem az a nyilvánvaló, hogy a CPT sértés a lokális specrel elvetését is jelenti.
Na de akkor összeomlik a talaj... Nem??

[Banzai]

[mmormota]