90
10. Leptony
Podobn¥ jako v p°ípad¥ hmoty mionového neutrina (viz vztah (10.7)) tak op¥t dostáváme závislost na m2ντ . Existují snad dal²í leptony? Na tuto otázku nep°ímo odpov¥d¥ly experimenty na urychlova£i LEP, které detailn¥ prom¥°ily vlastnosti intermediálního bosonu Z0 a ukázaly, ºe existují pouze t°i rodiny (lehkých) neutrin. Dal²í informace najde £tená° v oddíle 12.2.1.
10.5
Leptonové £íslo
Podobn¥ jako jsme pro baryony zavedli baryonové £íslo B (viz kapitola 6), zavedeme v souvislosti s leptony nové aditivní kvantové £íslo L, tzv. leptonové £íslo. Ukazuje se, ºe se toto £íslo zachovává ve v²ech interakcích, a to dokonce zvlá²´ v kaºdé ze t°í rodin £ástic, jak jsme vid¥li v kapitolce 10.2. P°íkladem budiº rozpad mionu
µ− → e− + ν̄e + νµ
(10.17)
Lµ : 1 = 0 + 0 + 1 Le : 0 = 1 − 1 + 0 Naopak se nepozoruje rozpad
µ− → e− + γ,
(10.18)
kde se práv¥ nezachovávají leptonová £ísla v jednotlivých rodinách. Tento rozpad je moºný ve vy²²ím °ádu poruchové teorie, pokud mají neutrina nenulové hmoty. Kv·li malým hodnotám hmoty ν (viz experimentální limity uvedené v této kapitole) má v²ak zmín¥ný rozpad zanedbatelnou pravd¥podobnost. Díky tomu m·ºe být p°ípadné pozorování rozpadu (10.18) projevem fyzikálních proces·, které Standardní model nepopisuje. Výjimku ze zachování L p°edstavují oscilace neutrin (viz kapitola 14), kde se nezachovává leptonové £íslo v jednotlivých rodinách, zachovává se v²ak celkové leptonové £íslo. Celkové leptonové £íslo by se nezachovávalo v interakcích zprost°edkovaných tzv. majoranovskými neutriny (viz kapitolka 10.8), které jsou charakterizovány |∆L| = 2.
10.6
Helicita neutrina
Dal²í d·leºitou otázkou je helicita neutrin, tj. projekce spinu do sm¥ru pohybu. Jsou-li totiº neutrina nehmotná, mají jednozna£n¥ de novanou helicitu. Ta musí být bu¤ kladná (projekce spinu 1/2), nebo záporná (projekce spinu −1/2). Helicita elektronového neutrina byla experimentáln¥ ur£ena v roce 1957 [46]. Neutrina vznikala v K-záchytu na jád°e Eu (spin nula), p°i£emº vzniká excitované jádro 152 Sm∗ (spin 1), které ihned p°echází do základního stavu (spin nula) γ -p°echodem E1:
e− + 152m Eu → 152 Sm∗ + νe 152
∗
Sm →
152
Sm + γ
(10.19a) (10.19b)
Nech´ neutrino vylétá v ose z . Díky zmín¥ným spinovým kon guracím lze snadno ukázat, ºe fotony vylétající podél osy −z mají stejnou helicitu jako zmín¥ná neutrina (viz p°íklad 10.5). Zbývá tedy zm¥°it polarizaci takových foton· z rozpadu (10.19b).
Copyright Nakladatelství MatfyzPress MFF UK Ukázka elektronické knihy, UID: KOS288763