PMNS-матрыца

PMNS-матрыца (матрыца Пантэкорва — Макі — Накагавы — Сакаты) — унітарная матрыца змешвання нейтрына ў фізіцы элементарных часціц, аналагічная CKM-матрыцы змешвання кваркаў, атрымала сваю назву ў гонар Б. М. Пантэкорва, які ў 1957 годзе ўпершыню разглядзеў змешванне нейтрына, і З. Макі, М. Накагавы і С. Сакаты, якія зрабілі гэта ў 1962 годзе.

Гэтая матрыца змяшчае ў сабе інфармацыю, наколькі адрозніваюцца ўласныя квантавыя станы нейтрына адносна лагранжыянаў свабоднага распаўсюджвання (гл. лагранжыян Дзірака) і слабага ўзаемадзеяння. Недыяганальныя матрычныя элементы апісваюць асцыляцыі нейтрына, г.зн. пераходы паміж рознымі станамі.

Матрыца

Для трох пакаленняў лептонаў матрыца запісваецца ў наступным выглядзе:

$\left[\begin{array}{c}{\nu }_e\\ {\nu }_{\mu }\\ {\nu }_{\tau }\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{U}_{e1}& U_{e2}& U_{e3}\\ U_{\mu 1}& U_{\mu 2}& U_{\mu 3}\\ U_{\tau 1}& U_{\tau 2}& U_{\tau 3}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{\nu }_1\\ {\nu }_2\\ {\nu }_3\end{array}\right],$

дзе злева прыведзены палі нейтрына, якія ўдзельнічаюць у слабым узаемадзеянні, а справа — PMNS-матрыца, памножаная на вектар палёў нейтрына пасля дыяганалізацыі масавай матрыцы нейтрына. PMNS-матрыца змяшчае амплітуду імавернасці пераходу дадзенага водару Шаблон:Math у масавы ўласны стан Шаблон:Math. Гэтыя імавернасці прапарцыянальныя Шаблон:Math.

Як правіла, выкарыстоўваецца наступная параметрызацыя матрыцы:

$\begin{array}{cc}U& =\left[\begin{array}{ccc}1& 0& 0\\ 0& c_{23}& s_{23}\\ 0& -s_{23}& c_{23}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{c}_{13}& 0& s_{13}{e}^{-i\delta }\\ 0& 1& 0\\ -s_{13}{e}^{i\delta }& 0& c_{13}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{c}_{12}& s_{12}& 0\\ -s_{12}& c_{12}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{e}^{i{\alpha }_1/2}& 0& 0\\ 0& e^{i{\alpha }_2/2}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right]\\ & =\left[\begin{array}{ccc}{c}_{12}{c}_{13}& s_{12}{c}_{13}& s_{13}{e}^{-i\delta }\\ -s_{12}{c}_{23}-c_{12}{s}_{23}{s}_{13}{e}^{i\delta }& c_{12}{c}_{23}-s_{12}{s}_{23}{s}_{13}{e}^{i\delta }& s_{23}{c}_{13}\\ s_{12}{s}_{23}-c_{12}{c}_{23}{s}_{13}{e}^{i\delta }& -c_{12}{s}_{23}-s_{12}{c}_{23}{s}_{13}{e}^{i\delta }& c_{23}{c}_{13}\end{array}\right]\left[\begin{array}{ccc}{e}^{i{\alpha }_1/2}& 0& 0\\ 0& e^{i{\alpha }_2/2}& 0\\ 0& 0& 1\end{array}\right],\\ \end{array}$

дзе Шаблон:Math і Шаблон:Math. Тры вугла змешвання Шаблон:Math, Шаблон:Math і Шаблон:Math ляжаць у дыяпазоне ад 0 да Шаблон:Math і апісваюць змешванне паміж трыма масавымі кампанентамі нейтрына.

З-за цяжкасцей дэтэктавання нейтрына вызначыць значэнні каэфіцыентаў значна складаней, чым у аналагічнай матрыцы змешвання кваркаў (CKM-матрыца). У 2012 годзе паведамляліся наступныя значэнні каэфіцыентаў:

${\sin }^2(2{\theta }_{12})=0.857\pm 0.024$

${\sin }^2(2{\theta }_{23})>0.95$

${\sin }^2(2{\theta }_{13})=0.098\pm 0.013$

Фазы, якія парушаюць CP

Множнік Шаблон:Math — так званая фаза Дзірака, што парушае СР, яна ўводзіцца ў разгляд у выпадку, калі нейтрына з’яўляюцца дзіракаўскімі часціцамі. Калі Шаблон:Math адрозніваецца ад 0 або Шаблон:Math, змешванне нейтрына будзе адбывацца з парушэннем СР-інварыянтнасці. Такім чынам, увядзенне Шаблон:Math адлюстроўвае адзін з магчымых механізмаў СР-парушэння ў лептонным сектары. У агульным выпадку змешвання паміж n актыўнымі і n масавымі станамі нейтрына, матрыца змешвання (памеру n X n) будзе змяшчаць (n-1)(n-2)/2 незалежных дзіракаўскіх фаз.

Множнікі Шаблон:Math — гэта фазы Маёраны, якія парушаюць СР. Яны ўводзяцца ў разгляд у выпадку, калі нейтрына з’яўляюцца маёранаўскімі часціцамі. Маёранаўскія фазы захоўваюць СР-цотнасць, калі Шаблон:Math=Шаблон:Math, Шаблон:Math=0,1,2. У гэтым выпадку ўраўненне $e^{i({\alpha }_j-{\alpha }_k)}$ = ±1 мае просты фізічны сэнс: гэта адносная СР-цотнасць маёранаўскіх нейтрына ${\nu }_j$ і ${\nu }_k$. У агульным выпадку змешвання паміж n актыўнымі і n масавымі станамі нейтрына маецца n-1 незалежных маёранаўскіх фаз. Маёранаўскія фазы могуць быць выяўлены, напрыклад, пры вывучэнні скорасці падвойнага безнейтрыннага бэта-распаду, які можа адбывацца з удзелам маёранаўскіх нейтрына. У цяперашні час невядома, ці з’яўляюцца нейтрына сапраўды дзіракаўскімі, сапраўды маёранаўскімі або суперпазіцыяй дзіракаўскіх і маёранаўскіх станаў.

Іншыя параметрызацыі

Разам са стандартнай 3-водарнай схемай змешвання вывучаюцца таксама іншыя варыянты, напрыклад, схемы з даданнем аднаго або больш стэрыльнага нейтрына. Замест PMNS-матрыцы будзем мець у гэтым выпадку ўнітарную 4×4 матрыцу змешвання, якая можа быць параметрызавана як здабытак 6 матрыц павароту (6 эйлераўскіх вуглоў) і (у агульным выпадку) 3 дзіракаўскіх і 5 маёранаўскіх фаз.

Існуюць таксама іншыя параметрызацыі гэтай матрыцы.

Гл. таксама

• Водар
• Нейтрынныя асцыляцыі
• Слабае ўзаемадзеянне
• CKM-матрыца

Спасылкі

• М. И. Высоцкий, Лекции по теории электрослабых взаимодействий, Препринт ИТЭФ, 2009.Шаблон:Недаступная спасылка
• С. С. Герштейн, Е. П. Кузнецов, В. А. Рябов, Природа массы нейтрино и нейтринные осцилляции, УФН, т. 167, стр. 811, 1997.
• Г. В. Клапдор-Клайнгротхаус, А. Штаудт Неускорительная физика элементарных частиц. М.: Наука, Физматлит, 1997.
• Particle Data Group, Summary Tables