En física teórica , las corrientes neutrales que cambian el sabor o las corrientes neutras que cambian el sabor ( FCNC ) son interacciones hipotéticas que cambian el sabor de un fermión sin alterar su carga eléctrica .
Detalles
Si ocurren en la naturaleza (como se refleja en los términos de interacción lagrangianos ), estos procesos pueden inducir fenómenos que aún no se han observado en el experimento. Las corrientes neutrales que cambian el sabor pueden ocurrir en el Modelo Estándar más allá del nivel del árbol , pero son altamente suprimidas por el mecanismo GIM . Varias colaboraciones han buscado FCNC. [1] El experimento de Tevatron CDF observó por primera vez la desintegración FCNC del extraño mesón B en mesones phi en 2005. [2]
Las FCNC son predichas genéricamente por teorías que intentan ir más allá del Modelo Estándar, como los modelos de supersimetría o tecnicolor . Su supresión es necesaria para un acuerdo con las observaciones, lo que hace que las FCNC sean importantes en la construcción de modelos.
Ejemplo
Considere un modelo de juguete en el que un bosón S no descubierto puede acoplarse tanto al electrón como a la tau (
τ-
) a través del término
Dado que el electrón y la tau tienen cargas iguales, la carga eléctrica de S claramente debe desaparecer para respetar la conservación de la carga eléctrica. Un diagrama de Feynman con S como partícula intermedia puede convertir una tau en un electrón (más algunos productos neutrales de desintegración de S ).
El experimento MEG [3] en el Instituto Paul Scherrer cerca de Zúrich buscará un proceso similar, en el que una antimuón se desintegra en un fotón y un antielectrón (un positrón ). En el modelo estándar, tal proceso procede solo por emisión y reabsorción de una carga cargada.
W+
, que cambia el
μ+
en un neutrino en la emisión y luego en un positrón en la reabsorción, y finalmente emite un fotón que elimina cualquier diferencia de energía , giro e impulso .
En la mayoría de los casos de interés, el bosón involucrado no es un nuevo bosón S sino el convencional
Z0
bosón en sí. [4] Esto puede ocurrir si el acoplamiento a corrientes neutrales débiles es (levemente) no universal. El acoplamiento universal dominante con el bosón Z no cambia el sabor, pero las contribuciones no universales subdominantes pueden hacerlo.
FCNC que involucran a
Z
bosón para los quarks de tipo down con transferencia de momento cero generalmente se parametrizan por el término de acción efectiva
Este ejemplo particular de FCNC a menudo es el que más se estudia porque tenemos algunas restricciones bastante fuertes que provienen de la desintegración de
B0
mesones en Belle y BaBar . Las entradas fuera de la diagonal de U parametrizan las FCNC y las restricciones actuales las restringen a menos de una parte en mil para | U bs |. La contribución que proviene de las correcciones del modelo estándar de un bucle es en realidad dominante, pero los experimentos son lo suficientemente precisos como para medir ligeras desviaciones de la predicción del modelo estándar.
Los experimentos tienden a enfocarse en las corrientes neutrales que cambian el sabor en lugar de las corrientes cargadas , porque la corriente neutra débil (
Z0
bosón) no cambia el sabor en el modelo estándar propiamente dicho al nivel del árbol, mientras que las corrientes de carga débil (W± bosones) hacen. La nueva física en los eventos actuales cargados se vería inundada por más numerososW± interacciones de bosones; la nueva física en la corriente neutra no estaría enmascarada por un gran efecto debido a la física ordinaria del Modelo Estándar.
Referencias
- ^ Anderson, S .; et al. (Colaboración CLEO) (2001). "Límites superiores mejorados en las caídas de corriente neutra que cambian el sabor B → Kℓ+
ℓ-
y B → K * (892) ℓ+
ℓ-
". Physical Review Letters . 87 (18): 181803. arXiv : hep-ex / 0106060 . Bibcode : 2001PhRvL..87r1803A . Doi : 10.1103 / PhysRevLett.87.181803 . - ^ Acosta, D .; et al. (Colaboración CDF) (15 de julio de 2005). "Primera evidencia de B0
s→ φφ Decaimiento y medidas de la relación de ramificación y A
CP para B+
→ φK+
". Physical Review Letters . 95 (3): 031801. arXiv : hep-ex / 0502044 . Bibcode : 2005PhRvL..95c1801A . Doi : 10.1103 / PhysRevLett.95.031801 . PMID 16090735 . S2CID 40241424 . - ^ "Sitio web del experimento MEG" .
- ^ Las FCNC que involucran al fotón no pueden ocurrir en transferencias de momento cero, debido a la simetría de calibre electromagnética ininterrumpida; como tal, las FCNC que involucran al fotón en una transferencia de momento distinto de cero están relativamente suprimidas en comparación con las FCNC que involucran el
Z
bosón.