原则上可否存在”自旋为1的中微子“?

新用户注册 | 用户登陆 | 回复 | 刷新 论坛嘉宾: 王连涛

星空浩淼


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原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

我是猜想,会不会在产生自旋为1/2的中微子的同时,伴生地也产生了自旋为1且质量为零的中微子,但后者被忽视了?我猜想的这种粒子,不是扮演传递弱相互作用的规范粒子角色,而是一种“零质量矢量中微子”。标准模型中假设中微子质量为零,但并不因此使得弱相互作用是长程力。同理我猜想的这种粒子如果存在,不必使得弱相互作用是长程力。特别地,假设这种“零质量矢量中微子”是螺旋度本征态,例如正粒子只有正的螺旋度,反粒子只有负的螺旋度。

当然我这一猜想,可能违背粒子物理的基本常识,但也可能并不与已知的实验相冲突——

假设在实验中观察某一个能产生spin-1/2中微子的反应,由于所产生的中微子很难被直接观察到,更不用说直接观察到它的自旋极化方向,能量和动量等物理参数了,这些参数可能是根据反应中其他粒子的物理参数来反推出来的。如果果真如此,这也许这可以为“零质量矢量中微子”的存在,留下余地。

发表时间: 2015-10-17, 09:30:34 个人资料

星空浩淼


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Re: 原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

通常把传递相互作用的规范粒子所对应的场,称作规范场;而彼此之间通过交换规范粒子而相互作用的粒子,它们所对应的场称作物质场。但规范场本身也是物质场的一种(除了可能存在自相互作用,它们都是引力场的物质场)。

当光子扮演规范场时,用四维电磁势描述最合适(可能也是必须的)。但是当光子扮演物质场时(通过交换引力子而相互作用),用四维电磁势描述未必是最合适的。

在以下文献中,
[1] S. Weinberg, “Feinman rules for any spin” I & II & III, Phys. Rev. 133, B1318-1332 & 134, B882-896 (1964) & 181, B1893-1899 (1969).
[2] S.Weinberg, The Quantum Theory of Fields, Vol. 1, Foundations (Cambridge University Press, Cambridge, 1995), pp. 246-255, pp. 49-74.

S.Weinberg表明,the simplest covariant massless field for helicity ±1 has the Lorentz transformation type (1,0)+(0,1), and it is impossible to construct a vector field for massless particles of helicity ±1. 换句话说,the (1,0)+(0,1) spinor field exhibits simpler Lorentz transformation properties than (1/2, 1/2) four-vector field, and it can form the eigenstates of helicity ±1.

昌海兄在本科时也发现了光子的旋量描述(三维分量下,对应(1,0)或者(0,1)表示,完整地,需要采用六分量形式的(1,0)+(0,1)表示)。昌海兄发现一旦涉及电磁相互作用时,仍然离不开电磁势,因此就不再考虑了。但是只局限于电磁相互作用,也许狭隘了一点。假如试图沿着这个方向研究下去,最终能走多远?能揭示出多少有用的信息?

事实上,当我们的研究只涉及单光子的量子力学行为时(即不涉及真空涨落、粒子的产生与湮灭这样多粒子行为,只涉及叠加干涉、衍射这些量子力学行为),或者当光子只扮演物质场角色时(光子只通过引力相互作用)时,此时不用四维电磁势来描述,而是用(1,0)+(0,1)旋量来描述,会存在许多便利,尤其是涉及光子的自旋-轨道相互作用时。特别地,我们会发现,进入弯曲时空时,不仅仅是自旋为1/2的(1/2,0)+(0,1/2)旋量场,而且自旋为1的(1,0)+(0,1)旋量场,都可以采用spin connection and the tetrad formalism来处理。此外,用(1,0)+(0,1)旋量场描述光子时,the chirality operator的本征态很好构造。

发表时间: 2015-10-17, 10:10:22 个人资料

王连涛


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Re: 原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

What is the interaction that creates the spin-1 neutrino-partner?

发表时间: 2015-10-24, 10:51:49 个人资料

星空浩淼


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Re: 原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

What is the interaction that creates the spin-1 neutrino-partner?
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由于只是猜想原则上可不可以存在自旋为1的中微子,其可能涉及的相互作用是什么,我没有考虑过。

不过,是否存在这种可能性:例如,在产生电子中微子时,伴生地也产生了自旋为1且质量为零的中微子,只是后者被忽视了?换句话说,即使假设这些反应中,同时包含有自旋为1的中微子,也不会与目前的实验结果相矛盾(因为还没有精确到那个地步)?目前的产生电子中微子实验,准确地测量到包含电子中微子在内的各个粒子的能量、动量、轨道角动量和自旋角动量了吗?如果只是测量其他粒子的这些参量,对电子中微子的这些参量只是推算的,那原则上也许可以存在“矢量中微子”?

我这些胡乱猜测,可能会违背粒子物理的一些基本常识。

发表时间: 2015-10-26, 23:06:47 个人资料

王连涛


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Re: 原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

不过,是否存在这种可能性:例如,在产生电子中微子时,伴生地也产生了自旋为1且质量为零的中微子,只是后者被忽视了?换句话说,即使假设这些反应中,同时包含有自旋为1的中微子,也不会与目前的实验结果相矛盾(因为还没有精确到那个地步)?目前的产生电子中微子实验,准确地测量到包含电子中微子在内的各个粒子的能量、动量、轨道角动量和自旋角动量了吗?如果只是测量其他粒子的这些参量,对电子中微子的这些参量只是推算的,那原则上也许可以存在“矢量中微子”?
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There is no such a possibility. W boson decay gives electron neutrino and electron. This process has been very well measured.

发表时间: 2015-10-27, 00:18:38 个人资料

星空浩淼


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Re: 原则上可否存在”自旋为1的中微子“? [文章类型: 原创]

谢谢连涛兄!

发表时间: 2015-10-28, 20:31:14 个人资料
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