Wpływ niezachowania zapachu neutrin na obserwable a eksperyment GSI Tadek Kozłowski IPJ.

Prezentacja na temat: "Wpływ niezachowania zapachu neutrin na obserwable a eksperyment GSI Tadek Kozłowski IPJ."— Zapis prezentacji:

1 Wpływ niezachowania zapachu neutrin na obserwable a eksperyment GSI Tadek Kozłowski IPJ

2 Niezachowanie zapachu neutrin jest faktem ustalonym poprzez wykrycie: deficytu neutrin słonecznych; deficytu neutrin mionowych SK (atmosferycznych i akceleratorowych); deficytu neutrin akceleratorowych MINOS (i kształtu); deficytu neutrin reaktorowych KAMLAND 0801.4589 L 0 = 180 km

3 To są eksperymenty „dissapearance” – znikania Eksperyment „appearance” – pojawiania się LSND niepotwierdzony przez MiniBoone. Jedyny (inkluzywny) eksperyment „appearance” to SNO, który znalazł, że całkowity strumień neutrin zgodny jest z mocą Słońca, a strumień ν e jest dużo mniejszy. Wciąż brak eksluzywnego eksperymentu (MINOS, OPERA, ICARUS, T2K ?)

4 Dane (głównie astrofizyczne) czynią dodatkowy zapach (neutrina „sterylne”) mało prawdopodobnym ν k – stan fizyczny Focka, o określonej masie c ik  cos  ik ; s ik  sin  ik Nowy paradogmat: Trzy stany masowe neutrin ν 1 ν 2 ν 3 (raczej Majorana a nie Diraca), których określone koherentne kombinacje są emitowane, lub mierzone jako neutrina o określonym zapachu poprzez towarzyszące im leptony naładowane.

5 Zapach α jest definiowany (prace C. Giunti) Np. - w procesie produkcji - w procesie detekcji - wybrane z różnych

6 gdyż α jest koherentną sumą k Stąd w procesie produkcji A więc w ogólności stan zapachowy zależy od produkcji. - założeniem

7 J  – słaby prąd naładowany opisujący P I  P F

8 Eksperyment zazwyczaj jest nieczuły na b. małe różnice mas ν: M αk = M α Całkowita amplituda procesu: Czyli koherentność stanu nie ma wpływu na wynik, gdyż jest identyczny jak dla bezmasowego neutrina o określonym (zachowującym się) zapachu. Jest to prawda, gdy masy neutrin są dużo mniejsze od doświadczalnej zdolności rozdzielczej pomiaru leptonu. - „klasyczny”element macierzowy

9 W procesie detekcji padające neutrino nie musi mieć określonego zapachu, jednakże proces detekcji zapach wybiera. Jeśli prawdopodobieństwo detekcji nie zależy od masy neutrina, to: przekroje czynne nie zależą od parametrów mieszania i są takie jak dla neutrin bezmasowych.

10 Najdokładniejszy test Uniwersalności Oddziaływań Słabych (UFI) BR nie zależy od mieszania neutrin, jedynie od nowej fizyki (np. Higgsa naładowanego) PEN chce uzyskać

11 Inne obserwable: efektywna masa neutrino mierzona w rozpadach efektywna masa neutrino Majorana mierzona przez podwójny bezneutrinowy rozpad beta dla neutrin zdegenerowanych oscylacje neutrin nie zależą od faz Majorana Neutrino Diraca jest sumą dwu neutrin Majarana – amplitudy się znoszą.

12 et al. 0801.2079 –14.01 Badanie wpływu stanu atomu na czasy życia rozpadu beta

13 Metoda (GSI): SIS produkuje jony (np. 152 Sm) 500-600 MeV/N; Fragmenty oddziaływania z tarczą Be rozdzielane przez FRS; Pojedyncze zgęstki o energii 400MeV/N (< 1 μs) zawierające średnio dwa jony H - podobne wprowadzane do ESR (obwód 108.3 m, próżnia 10 -14 bar); Chłodzenie stochastyczne i elektronowe schładza w ciągu 6-10 s jony o γ = 1.43 do Δv/v = 5*10 -7 M/q mierzone przez częstość (2 MHz) obiegu jonu metodą pomiaru sygnału szumu Schottky (SMS – Schottky Mass Spectroscopy); rozpady EC (wychwyt e) obserwowane przez inną (w ciągu 0.9  0.3 s) częstość obiegu przez zmianę masy (nie ładunku) - ESR zapewnia brak strat. Czas życia jonu w ESR > 1.5 h. EC {(A,Z) + e - }  {(A,Z-1)} +ν ładunek atomu się nie zmienia, β + {(A,Z) + e - }  {(A,Z-1) + e - } +e + zmniejsza się o 1

14

15

16

17

18 T osc = 7.06(8) s 7.10(22) s T = 7.9 min = 5.5 min(CM) 140 Pr (3.4min neutralny) 4.8 min = 3.4 min(CM) 142 Pm (0.67 min neutralny) Brak oscylacji: prawdopodobieństwo 0.006 (?? – wg. PDG 5%) φ 16 s 11 s Χ 2 /D 1.46 0.96 1.67 0.91

19 Interpretacja autorów: oscylacje stanu jądro + neutrino υ 1 i υ 2 0801.2121 M d = 130319.252 MeV/c 2 Δm 2 = 4.44(5) * 10 -4 eV 2 0801.1465

20 Uwzględnia rozmycia pędowe pierwotnego jądra(?) H - like 140 Pr  m 2 = 7.63(8) *10 -5 H - like 142 Pm  m 2 = 7.75(26)*10 -5 SNO i KAMLAND daje ostatnio 0801.3262

21 9807543 KARMEN

22 Błędny eksperyment – precesja spinu μ + decay –MuLan PSI Asymetrię wywołuje złamanie symetrii przestrzennej: np. ukierunkowany moment magnetyczny

23 Ze wstępu wynika, że rozpad beta jest określony przez niekoherentną sumę kanałów emisji neutrin o różnych masach -nie ma więc interferencji, czyli asymetrii. 0801.4639 Przyjęto, że Lecz jest to mieszanina dwu zapachów neutrin,gdyż jest różna od co tłumaczy pojawienie się interferencji

24 Wytłumaczenie: błąd pomiaru (np. zakłócenia, efekty progu czułości itp.); błąd analizy (wpływ początku widma, nieprawidłowa metoda obróbki danych -  2 słuszne jedynie dla dużej liczby zdarzeń; należało uwzględnić rozkład Poissona; złośliwość Natury (w praktyce nigdy nie uzyskuje się zerowej amplitudy); precesja momentu magnetycznego?? efekt – wpływ niezachowania zapachu neutrin istnieje, lecz nasz opis poprzez mieszanie wymaga zmiany.

25 Konkluzja: „Standardowe” niezachowanie zapachu leptonowego neutrin nie może wytłumaczyć zaobserwowanych oscylacji na czasowej krzywej zaniku rozpadu beta. A więc badania winny być kontynuowane i należy przeprowadzić dodatkowe testy. Zasadnicze pytanie do”wierzących”: Czym różni się ten pomiar czasu życia od milionów innych pomiarów słabych rozpadów jąder i cząstek elementarnych?