Oscillazione del neutrino: differenze tra le versioni

|pagine=549–551

|anno=1957

 

Il fenomeno di oscillazione implica che la [[massa (fisica)|massa]] dei neutrini sia non nulla, fatto non previsto dal [[Modello standard]] della [[fisica delle particelle]]. Il meccanismo di generazione della massa dei neutrini è tuttora un problema aperto e dibattuto<ref>[http://arxiv.org/abs/1303.5819 [1303.5819&#93; Petcov: The Nature of Massive Neutrinos (2013) <!-- Titolo generato automaticamente -->]</ref>.

{{vedi anche|Problema dei neutrini atmosferici}}

Diversi osservatori, come l'italiano MACRO<ref>http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/index.htm?mainRecord=http://www.lngs.infn.it/lngs_infn/contents/lngs_en/public/about/</ref> o Super-Kamiokande, hanno osservato un deficit nel rapporto tra i flussi di neutrini muonici ed elettronici prodotti dai [[raggi cosmici]] nell'atmosfera. Il fenomeno è interpretato come un cambiamento di sapore, da muonico a tauonico, di parte dei neutrini.

Le oscillazioni possono essere osservate nei neutrini prodotti nei [[reattore nucleare a fissione|reattori nucleari]]. Un recente esempio è costituito dallo studio pubblicato nel marzo 2012 dalla collaborazione di Daya Bay (Cina)<ref>{{Cita pubblicazione

|autore=Daya Bay collaboration

}}</ref>, che descrive l'osservazione dell'oscillazione di antineutrini elettronici.

=== Acceleratori di particelle ===

 

== Teoria ==

}}</ref>). Supponiamo ora che un neutrino non sia prodotto con massa definita, ma sia piuttosto in una [[principio di sovrapposizione (meccanica quantistica)|sovrapposizione]] di autostati della massa. In altri termini, un autostato del sapore non è anche un autostato della massa. In tal caso, durante la propagazione del neutrino nello spazio, le [[fase (segnali)|fasi]] della [[funzione d'onda]] corrispondenti a ciascuno degli autostati della massa avanza con velocità leggermente diverse. Ciò provoca una diversa sovrapposizione di stati della massa, quindi una diversa sovrapposizione di stati del sapore. Ad esempio, il sapore di un neutrino inizialmente elettronico diventa una sovrapposizione dei tre sapori; se il neutrino percorre una distanza sufficiente, si potrà osservare periodicamente in uno stato di sapore diverso da quello originario.

 

La proposta di Pontecorvo del 1957 sulle oscillazioni di neutrino fu sviluppata da Maki, Nakagawa e Sakata nel 1962<ref>{{Cita pubblicazione

|autore=Maki, Nakagawa, Sakata

|rivista=[[Progress of Theoretical Physics]]

|volume=28

|pagine=1717

|anno=1967

 

L'[[operatore unitario]] che collega gli autostati di sapore e massa si può scrivere come

* <math> \left| \nu_{\alpha} \right\rangle</math> rappresenta un neutrino con sapore definito. α = e (elettrone), μ (muone) o τ (tauone).

* <math> \left| \nu_{i} \right\rangle</math> rappresenta un neutrino con massa definita. <math>m_i</math>, <math>i =</math> 1, 2, 3.

 

<math> U_{\alpha i} </math> è la ''matrice Pontecorvo–Maki–Nakagawa–Sakata'' (o ''matrice PMNS''), analoga alla [[matrice CKM]] che descrive il cambiamento di sapore dei [[quark]]. Se la matrice PMNS fosse uguale alla [[matrice identità]], gli autostati del sapore sarebbero anche autostati della massa. L'osservazione delle oscillazioni di neutrino indica che questo non è il caso.

* <math>\vec{x}</math> è la posizione della particella

 

 

:<math>E_{i} = \sqrt{p_{i}^2 + m_{i}^2 }\simeq p_{i} + \frac{m_{i}^2}{2 p_{i}} \approx E + \frac{m_{i}^2}{2 E},</math>

:<math> \frac{\Delta m^2\, c^3\, L}{4 \hbar E} = \frac{{\rm GeV}\, {\rm fm}}{4 \hbar c} \times \frac{\Delta m^2}{{\rm eV}^2} \frac{L}{\rm km} \frac{\rm GeV}{E} \approx 1.267 \times \frac{\Delta m^2}{{\rm eV}^2} \frac{L}{\rm km} \frac{\rm GeV}{E},</math>

 

 

* Le differenze di massa, Δ''m''², sono dell'ordine di 10^-4 eV²

* Le energie, ''E'', sono tipicamente dell'ordine dei MeV o GeV.

 

== Collegamenti esterni ==

* {{En}} Maury Goodman, "[http://neutrinooscillation.org/ The Neutrino Oscillation Industry]" (2006). ''(Provides links to many other neutrino oscillation websites.)''