Обнаружение нейтрино и антинейтрино

Некоторые методы обнаружения обнаруживают только нейтрино, а не антинейтрино. Например, первоначальный эксперимент с солнечными нейтрино в шахте Хоумстейк работал на основе реакции

Другие эксперименты могут обнаруживать нейтрино по нескольким каналам, некоторые из которых (например, упругое рассеяние электрона) чувствительны как к$\nu,\overline\nu$и некоторые из которых обнаруживают только один.

Еще несколько нейтрино-антинейтринных специфических реакций:

$\nu_e n \to p^+ e^-$

$\overline\nu_e p^+ \to n e^+$

$\nu_\mu n \to p^+ \mu^-$

$\overline\nu_\mu p^+ \to n \mu^+$

Самое простое, что можно сделать, это посмотреть на заряд лептона в конечном состоянии, по крайней мере, для взаимодействия заряженного тока (обмена W). Лептоны с отрицательным зарядом возникают в результате взаимодействия нейтрино, а лептоны с положительным знаком — в результате взаимодействия с антинейтрино. Это связано с сохранением лептонного числа. По крайней мере, так кажется; есть некоторые тонкости, связанные с нарушением четности в слабых взаимодействиях, фактически маскирующие, реально ли сохранение лептонного числа или нет. Но для всех текущих практических целей знак лептона в конечном состоянии говорит вам то, что вам нужно знать.

Да, как показывает @voix в своем частичном списке, нейтрино отправляются либо в$e^-$или$\mu^-$(или$\tau^-$), а антинейтрино переходят к положительным соответствующим частицам (сохранение лептонного числа).

В экспериментах по рассеянию также может образоваться любое количество адронов в зависимости от энергии пучка. Из-за слабых взаимодействий нейтринные пучки нуждаются в триллионах нейтрино/антинейтрино, сталкивающихся с детектором, чтобы увидеть разумное количество взаимодействий нейтрино/антинейтрино с помощью окончание эксперимента. Лучи по своей конструкции в любом случае относятся к одному типу нейтрино, так что это проверка согласованности. Эксперименты могут приписывать взаимодействия нейтрино или антинейтрино в зависимости от заряда уходящего лептона. Заряды лептонов находятся по кривизне дорожек в магнитном поле установки эксперимента.

Единственный способ увидеть, рождается ли нейтрино или антинейтрино при взаимодействии, — это по недостающей энергии, потому что нейтрино/антинейтрино взаимодействуют очень слабо и не могут быть обнаружены внутри прибора. В событиях, где измерены все заряженные треки, можно также оценить недостающую массу, а нейтрино/антинейтрино присваивается путем подгонки к гипотезе , если недостающая масса мала.

Дополнительный способ различения между ними известен как резонанс Глэшоу . Процесс происходит при высокой энергии ($E\sim6.3$ПэВ) антиэлектронное нейтрино попадает в покоящийся электрон в эксперименте и создает на его оболочке$W^-$бозон. Поскольку Земля (и почти все, что мы знаем) состоит только из материи, а не из антиматерии, этот процесс должен происходить только с антинейтрино.

Экспериментальный статус этого заключается в том, что их не видели, но, вероятно, они должны были быть. IceCube на южном полюсе видел нейтрино с энергией до$\sim2$ПэВ. Хотя спектр определенно падает с энергией, нейтрино$+$поперечное сечение вещества значительно возрастает при резонансе Глэшоу, хотя только для$\bar\nu_e$. В настоящее время есть некоторая напряженность в этом результате. Возможно, нейтрино высоких энергий по какой-то причине не одобряют антиэлектронные нейтрино (есть несколько процессов, которые приводят к такому результату, но они не кажутся мне столь хорошо мотивированными). В качестве альтернативы может быть, что в прошлом нейтрино просто не было.$E_{\rm cut}$за какое-то значение$2\lesssim(E_{\rm cut}/1{\rm\,PeV})\lesssim6.3$(Мои сотрудники работали над описаниями, включающими оба из них, а я работал над последним). Конечно, оба они не очень мотивированы, и наиболее вероятным ответом будет либо комбинация нисходящей флуктуации в резонансе и восходящей флуктуации под ним, либо IceCube упустил некоторую систематику своего эксперимента.