En física de partículas , el número de leptones (históricamente también llamado carga de leptones ) [1] es un número cuántico conservado que representa la diferencia entre el número de leptones y el número de antileptones en una reacción de partículas elementales. [2] El número de Lepton es un número cuántico aditivo , por lo que su suma se conserva en interacciones (a diferencia de los números cuánticos multiplicativos como la paridad, donde el producto se conserva en su lugar). Matemáticamente, el número de leptones es definido por , dónde es el número de leptones y es el número de antileptones.
El número de Lepton se introdujo en 1953 para explicar la ausencia de reacciones como
ν
+
norte
→
pag
+
mi-
en el experimento de neutrinos de Cowan-Reines , que en su lugar observó
ν
+
pag
→
norte
+
mi+
. [3] Este proceso, la desintegración beta inversa , conserva el número de leptones, ya que el antineutrino entrante tiene el número de leptones -1, mientras que el positrón de salida (antielectrón) también tiene el número de leptones -1.
Conservación del sabor de lepton
Además del número de leptones, los números de familias de leptones se definen como [4]
- L e , el número de electrones , para el electrón y el electrón neutrino ;
- L μ , el número de muones, para el muón y el neutrino del muón ; y
- L τ , el número tau, para tau y el neutrino tau .
Ejemplos destacados de conservación del sabor de los leptones son las desintegraciones de muones
μ-
→
mi-
+
ν
mi +
ν
μ y
μ+
→
mi+
+
ν
mi +
ν
μ . En estos, la creación de un electrón va acompañada de la creación de un antineutrino electrónico , y la creación de un positrón va acompañada de la creación de un neutrino electrónico. Asimismo, un muón negativo en descomposición da como resultado la creación de un neutrino muónico , mientras que un muón positivo en descomposición da como resultado la creación de un antineutrino muónico. [5]
Violaciones de las leyes de conservación del número de leptones
El sabor a leptón se conserva solo aproximadamente y, en particular, no se conserva en la oscilación de neutrinos . [6] Sin embargo, el número total de leptones todavía se conserva en el modelo estándar.
Numerosas búsquedas de física más allá del modelo estándar incorporan búsquedas de número de leptones o violación del sabor de los leptones, como las desintegraciones
μ-
→
mi-
+ γ . [7] Experimentos como MEGA y SINDRUM han buscado la violación del número de leptones en las desintegraciones de muones a electrones; MEG estableció el límite de ramificación actual de orden 10-13 y planea reducirlo a 10-14 después de 2016. [8] Algunas teorías más allá del Modelo Estándar, como la supersimetría , predicen proporciones de ramificación de orden 10-12 a 10-14. . [7] El experimento Mu2e , en construcción a partir de 2017, tiene una sensibilidad planificada de orden 10-17 . [9]
Debido a que la ley de conservación del número de leptones de hecho es violada por anomalías quirales , existen problemas para aplicar esta simetría universalmente en todas las escalas de energía. Sin embargo, el número cuántico B - L se conserva comúnmente en los modelos de la Gran Teoría Unificada .
Si los neutrinos resultan ser fermiones de Majorana , ni el número de leptones ni B - L se conservarían, por ejemplo, en la desintegración beta doble sin neutrinos .
Ver también
Referencias
- ↑ Gribov, V .; Pontecorvo, B. (20 de enero de 1969). "Astronomía de neutrinos y carga de leptones". Physics Letters B . 28 (7): 493–496. Código Bibliográfico : 1969PhLB ... 28..493G . doi : 10.1016 / 0370-2693 (69) 90525-5 . ISSN 0370-2693 .
- ^ Griffiths, David J. (1987). Introducción a las partículas elementales . Wiley, John & Sons, Inc. ISBN 978-0-471-60386-3. ; Tipler, Paul; Llewellyn, Ralph (2002). Física moderna (4ª ed.) . WH Freeman. ISBN 978-0-7167-4345-3.
- ^ Konopinski, EJ; Mahmoud, HM (15 de noviembre de 1953). "La Interacción Universal Fermi". Revisión física . 92 (4): 1045–1049. Código Bibliográfico : 1953PhRv ... 92.1045K . doi : 10.1103 / physrev.92.1045 .
- ^ "Conferencia 5: quarks y leptones, mesones y bariones" (PDF) . Universidad de Edimburgo. 25 de febrero de 2008. p. 2 . Consultado el 23 de mayo de 2021 .
- ^ "El neutrino oscilante: una introducción a las masas de neutrinos y la mezcla" (PDF) . Ciencia de Los Alamos. 1997. p. 6 . Consultado el 23 de mayo de 2021 .
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- ^ Baldini, AM; et al. (Colaboración MEG) (mayo de 2016). "Búsqueda de la descomposición que viola el sabor de Lepton μ + → e + γ con el conjunto de datos completo del experimento MEG". arXiv : 1605.05081 [ hep-ex ].
- ^ Kwon, Diana (21 de abril de 2015). "Mu2e inicia la construcción de experimentos que buscan nueva física" . Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi . Consultado el 8 de diciembre de 2017 .