Число лептона

редактировать

В физике элементарных частиц, лептонное число (исторически также называемое лептонным зарядом ) является сохраненным квантовое число, представляющее разницу между количеством лептонов и количество антилептонов в реакции элементарной частицы. Лептонное число является аддитивным квантовым числом, поэтому его сумма сохраняется при взаимодействиях (в отличие от мультипликативных квантовых чисел, таких как четность, где вместо этого сохраняется произведение). Математически лептонное число $L {\ displaystyle L}$ $L$ определяется как $L = n ℓ - n ℓ ¯ {\ displaystyle L = n _ {\ ell} -n _ {\ overline { \ ell}}}$ ${\ displaystyle L = n _ {\ ell} -n _ {\ overline {\ ell}}}$ , где $n ℓ {\ displaystyle n _ {\ ell}}$ $n _ {\ ell}$ - количество лептонов, а $n ℓ ¯ {\ displaystyle n_ { \ overline {\ ell}}}$ ${\ displaystyle n _ {\ overline {\ ell}}}$ - количество антилептонов.

Число лептона было введено в 1953 году для объяснения отсутствия таких реакций, как $ν ¯ + n → p + e - {\ displaystyle {\ bar {\ nu}} + n \ rightarrow p + e ^ {-}}$ ${\ bar {\ nu}} + n \ rightarrow p + e ^ {-}$ в нейтринном эксперименте Коуэна – Райнса, в котором вместо этого наблюдалось $ν ¯ + p → n + e + {\ displaystyle {\ bar {\ nu} } + p \ rightarrow n + e ^ {+}}$ ${\ bar {\ nu}} + p \ rightarrow n + e ^ {+}$ . Этот процесс, обратный бета-распад, сохраняет лептонное число, поскольку входящий антинейтрино имеет лептонное число –1, а исходящий позитрон (антиэлектрон) также имеет лептонное число –1.

Содержание

1 Сохранение лептонного вкуса
2 Нарушение закона сохранения лептонного числа
3 См. Также
4 Ссылки

Сохранение лептонного вкуса

В дополнение к лептонному числу, номера семейства лептонов определяются как

Le, число электронов, для электрона и электронное нейтрино ;
Lμ, число мюонов для мюон и мюонное нейтрино ; и
Lτ, тау-число, для тау и тау-нейтрино.

Яркими примерами сохранения лептонного аромата являются распады мюонов $μ - → е - + ν ¯ е + ν μ {\ displaystyle \ mu ^ {-} \ to e ^ {-} + {\ overline {\ nu}} _ {e} + \ nu _ {\ mu}}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {-} \ to e ^ {- } + {\ overline {\ nu}} _ {e} + \ nu _ {\ mu}}$ и $μ + → e + + ν e + ν ¯ μ {\ displaystyle \ mu ^ {+} \ to e ^ {+} + \ nu _ {e} + {\ overline {\ nu} } _ {\ mu}}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {+} \ to e ^ {+} + \ nu _ {e} + {\ overline {\ nu}} _ {\ mu}}$ . В них создание электрона сопровождается созданием электронного антинейтрино, а создание позитрона сопровождается созданием электронного нейтрино. Точно так же распадающийся отрицательный мюон приводит к созданию мюонного нейтрино, тогда как распадающийся положительный мюон приводит к созданию мюонного антинейтрино.

Нарушение закона сохранения лептонного числа

Лептонный аромат сохраняется только приблизительно и, в частности, не сохраняется в осцилляции нейтрино. Однако полное лептонное число все еще сохраняется в Стандартной модели.

Многочисленные поиски физики за пределами Стандартной модели включают поиски лептонного числа или нарушения лептонного аромата, например, распадов $μ - → e - + γ {\ displaystyle \ mu ^ {-} \ к e ^ {-} + \ gamma}$ ${\ displaystyle \ mu ^ {-} \ to e ^ {-} + \ gamma}$ . Такие эксперименты, как MEGA и SINDRUM, искали нарушение лептонного числа при распаде мюонов на электроны; MEG устанавливает текущий предел ветвления порядка 10 и планирует снизить его до 10 после 2016 года. Некоторые теории, выходящие за рамки Стандартной модели, такие как суперсимметрия, предсказывают коэффициенты ветвления порядка 10-10.. Эксперимент Mu2e, строящийся с 2017 года, имеет запланированную чувствительность порядка 10.

Поскольку закон сохранения лептонного числа фактически нарушается киральными аномалиями, существуют проблемы с универсальным применением этой симметрии во всех энергетических масштабах. Однако квантовое число B - L обычно сохраняется в моделях Grand Unified Theory.

Если нейтрино окажутся майорановскими фермионами, ни лептонное число, ни B - L не сохранятся, например в безнейтринном двойном бета-распаде.

См. также

Барионное число

Число лептона

Содержание

Сохранение лептонного вкуса

Нарушение закона сохранения лептонного числа

См. также

Ссылки