Neutrí estèril

Els neutrins estèrils són un hipotètic tipo de neutrí que no interaccionen a través de cap de les interaccions fonamentals del Model Estàndar llevat la gravetat. És un neutrí dextrógiro llauger o un antineutrí levógiro que es pot afegir al Model Estàndar i prendre part d'alguns fenomens, com l'oscilació de neutrins. La busca d'estes partícules és un àrea molt activa en la física de partícules.

Motivacions

Els resultats experimentals mostren que (casi) tots els neutrins produïts i observats són en helicidad levógira (espin antiparalelos al moment) i tots els antineutrins són de helicidad dextrógira, dins del marge d'error. En el llímit sense massa, significa que només una de les dos possibles quiralidadés s'observa per a abdós partícules. Estos són les úniques helicidades (i quiralidades) incloses en el model estàndar de les interaccions de partícules. El Model Estàndar prediu que només existixen estos neutrins.

Recents experiments tals com l'oscilació de neutrins han mostrat, no obstant, que els neutrins tenen una massa no nula, lo que no és predit pel Model Estàndar i sugerix una física nova i desconeguda. Esta inesperada massa explica als neutrins en helicidad dextrógira o levógira: lloc que no es mouen a la velocitat de la llum, la seua helicidad no és relativísticamente invariante (és possible moure's més ràpit que ells i observar la helicidad oposta).

No obstant, tots els neutrins observats tenen quiralidad levógira i tots els antineutrins dextrógira. La quiralidad és una propietat fonamental de les partícules i és relativísticamente invariante: és la mateixa independentment de la velocitat i la massa de la partícula en qualsevol marc de referència. El dubte, en conseqüència, permaneix: ¿poden els neutrins i els antineutrins ser diferenciats solament per la quiralidad? ¿O els neutrins dextrógiros i antineutrins levógiros existixen com a partícules separades?

Propietats

Mecanisme del balancín

Artícul principal → Mecanisme Seesaw.

Ademés del neutrí levógiro, que s'acopla al seu leptón carregat per mig de les corrents carregades dèbils, si hi ha un neutrí dextrógiro estèril, en un singlete d'isospín sense càrrega, és possible afegir un terme de massa de Majorana sense violar la simetria electrodébil. Abdós neutrins tindrien massa, per lo que la helicidad no és una cantitat conservada. Per a obtindre els autoestados de massa del neutrino, cal diagonalizar la matriu

$m_{\nu }=\left(\begin{array}{cc}0& m_D\\ m_D& M_{NHL}\end{array}\right)$

a on $M_{NHL}$ és gran i $m_D$ és intermig.

A banda de l'evidència empírica, també hi ha una justificació teòrica per al mecanisme del balancín en vàries extensions del Model Estàndar. Tant les teories de Gran Unificació com els models simètrics levó-dextro prediuen la següent relació:

$m_{\nu }\ll m_D\ll M_{NHL}$

i que els neutrins dextrógiros serien extremadament pesats: $M_{NHL}$= 10¹⁵ - 10¹² GeV, mentres que el autovalor menor seria

$m_{\nu }\approx \frac{m_D^2}{M_{NHL}}$

En açò consistix el mecanisme del balancín: si el neutrí dextrógiro és més pesat, el neutrí levógiro normal és més llauger. El neutrí levógiro és una mescla de dos neutrins de Majorana, i en el procés de mescla es genera la massa del neutrí estèril.

Vore també

• LSND (Liquid Scintillator Neutrino Detector en el LANL)
• MiniBooNE at Fermilab