↓メインコンテンツへスキップ

ニュートリノ振動は何を測るのか

弱い相互作用は電子、ミュー、タウのニュートリノのフレーバーを生成・検出します。伝播は質量固有状態 ν₁、ν₂、ν₃ で記述します。PMNS 行列が二つの基底を結びます。本章の規約は

|να⟩=∑i=13Uαi*|νi⟩

星印は複素共役です。異なる質量成分の位相が異なる速さで進むので、検出確率が距離とエネルギーによって変わります。振動が測るのは質量二乗差と混合であり、各ニュートリノの絶対質量を直接測るわけではありません。

異なるフレーバーの出現確率(α ≠ β)について、コヒーレントで超相対論的な二フレーバーの真空近似では

Pα→β=sin2(2θ)sin2(1.267Δm2LE)

L は km、E は GeV、Δm² は eV² です。数値係数は単位を変換し、θ は混合角です。正弦の引数は無次元です。三フレーバーと物質効果にはより完全な模型が必要です。

観測された二つの独立な質量二乗差には、少なくとも二つのニュートリノが質量を持つ必要があります。ディラック粒子かマヨラナ粒子かは未解決です。トリチウムのベータ崩壊は有効電子ニュートリノ質量を制限し、宇宙論的な制限は宇宙論模型に依存します。

**計算してみよう:**L と E を同時に二倍にすると、この真空確率は変わりません。振動だけでは絶対質量尺度は決まりません。

出典と発展的な読書 #

目次