Matriz de Cabibbo – Kobayashi – Maskawa

En el modelo estándar de la física de partículas , la matriz Cabibbo-Kobayashi-Maskawa , matriz CKM , mezclando quark matriz o matriz KM es una matriz unitaria que contiene información sobre la fuerza de la sabor -cambiando interacción débil . Técnicamente, especifica el desajuste de los estados cuánticos de los quarks cuando se propagan libremente y cuando participan en las interacciones débiles . Es importante para comprender la infracción de CP . Esta matriz fue introducida para tres generaciones de quarks porMakoto Kobayashi y Toshihide Maskawa , agregando una generación a la matriz previamente introducida por Nicola Cabibbo . Esta matriz también es una extensión del mecanismo GIM , que solo incluye dos de las tres familias actuales de quarks.

En 1963, Nicola Cabibbo introdujo el ángulo de Cabibbo ( θ _c ) para preservar la universalidad de la interacción débil . ^[1] Cabibbo se inspiró en trabajos anteriores de Murray Gell-Mann y Maurice Lévy, ^[2] sobre el vector no extraño y extraño y las corrientes débiles axiales efectivamente giradas, a las que hace referencia. ^[3]

A la luz de los conceptos actuales (los quarks aún no se habían propuesto), el ángulo de Cabibbo está relacionado con la probabilidad relativa de que los quarks descendentes y extraños se desintegran en quarks ascendentes (| V _ud | ²   y | V _us | ²  , respectivamente). En la jerga de la física de partículas, el objeto que se acopla al quark up a través de una interacción débil de corriente cargada es una superposición de quarks de tipo down, aquí denotado por d ′ . ^[4] Matemáticamente esto es:

Utilizando los valores aceptados actualmente para | V _ud | y | V _us | (ver más abajo), el ángulo de Cabibbo se puede calcular usando

Cuando se descubrió el quark charm en 1974, se notó que el quark down y extraño podía descomponerse en el quark up o charm, dando lugar a dos conjuntos de ecuaciones:

donde los varios | V _ij | ² representan la probabilidad de que el quark de sabor j se descomponga en un quark de sabor i . Esta matriz de rotación 2 × 2  se denomina "matriz Cabibbo", y posteriormente se expandió a la matriz CKM 3 × 3.

El ángulo de Cabibbo representa la rotación del espacio vectorial de estados propios de masa formado por los estados propios de masa en el espacio vectorial de estados propios débiles formado por los estados propios débiles θ _c = 13.02 °.${\ Displaystyle | d \ rangle, \, | s \ rangle}$${\ Displaystyle | d '\ rangle \ ,, ~ | \, s' \ rangle ~.}$

Una representación pictórica de los modos de desintegración de los seis quarks, con masa aumentando de izquierda a derecha.

Un diagrama que muestra las rutas de desintegración debido a la interacción débil cargada y alguna indicación de su probabilidad. La intensidad de las líneas viene dada por los parámetros CKM