Как детектор нейтрино может определить разницу между тремя типами нейтрино?

Аромат нейтрино, электронный мюон, тау, означает, что когда они взаимодействуют, из-за сохранения числа лептонов они создают мюон, электрон или тау, и именно так можно определить, какой тип нейтрино попал в детектор, для начала. Обнаружив электрон, мюон или тау, созданные в детекторе в результате бесследного взаимодействия (нейтрино не оставляет следов), идентифицируется аромат.

Есть такой эксперимент, в котором удалось идентифицировать осцилляции нейтрино от солнца, хотя энергии нейтрино солнца не хватило для генерации настоящих мюонов или тау.

В отличие от предыдущих детекторов, использование тяжелой воды сделало бы детектор чувствительным к двум реакциям: одна реакция чувствительна ко всем ароматам нейтрино, а другая реакция чувствительна только к электронным нейтрино.

....

При взаимодействии заряженного тока нейтрино превращает нейтрон в дейтроне в протон. В результате реакции нейтрино поглощается и образуется электрон. Солнечные нейтрино имеют энергию меньшую, чем масса мюонов и тау-лептонов, поэтому в этой реакции могут участвовать только электронные нейтрино.

...

При взаимодействии нейтрального тока нейтрино диссоциирует дейтрон, разбивая его на составляющие его нейтрон и протон. Нейтрино продолжает движение с чуть меньшей энергией, и все три вида нейтрино с равной вероятностью будут участвовать в этом взаимодействии.

В чем разница между тремя видами нейтрино?

Вы упомянули, что знаете об очевидных различиях в способах производства и различиях в массе (или, по крайней мере, в том, что мы знаем о массах: массовая иерархия все еще остается проблемой), так что давайте отложим это в сторону и поговорим о другом. Это может быть особенно бесполезным, потому что это вовсе не глубокая дифференциация, но я все же попытаюсь. Различные ароматы нейтрино имеют разные лептонные числа, и это становится важным, когда вы применяете теорию о том, что лептонное число каждого вида сохраняется во взаимодействиях.

Электронное нейтрино имеет$L_e = +1$, но$L_\mu=0$и$L_\tau=0$. Электроны имеют одинаковые лептонные числа.

Мюонное нейтрино имеет$L_\mu = +1$, но$L_e=0$и$L_\tau=0$. Мюоны имеют одинаковые лептонные числа.

Паттерн распространяется на тау-нейтрино и тау.

Это становится важным, когда мы говорим о взаимодействиях, потому что сохранение лептонного числа помогает предсказывать вещи. Например, рассмотрим режим распада мюона на электрон, электронное антинейтрино и мюонное нейтрино.

$$\begin{alignat}{} \quad & \mu^- & \rightarrow & e^- & + & \bar{\nu_e} & + & \nu_\mu && \\ \quad & (L_\mu=1) & \rightarrow & (L_e=1) & +& (L_e=-1)&+& (L_\mu=1)&& \\ \end{alignat}$$

---

Как детектор нейтрино может определить разницу между тремя типами нейтрино?

Одним из способов обнаружения электронных нейтрино является наблюдение за взаимодействием заряженных токов , которое является одним из видов взаимодействий, проявляемых нейтрино (другое — нейтральное, оно ничего не говорит об аромате).

Мы можем сказать, что нейтрино было электронным нейтрино, потому что при достаточно высоких энергиях будет произведен электрон (высокие энергии необходимы, чтобы удовлетворить эквивалентность массы и энергии для дополнительной массы электрона).