¿Por qué se considera que un neutrino tiene masa? ¿No podría el neutrino ser simplemente una partícula de velocidad de la luz sin masa que viene en varias energías como un fotón, imitando la propiedad de ‘oscilación de neutrinos’?

Voy a descuidar la diferencia entre neutrinos y anti neutrinos aquí por razones de brevedad. También voy a simplificar un poco para aquellos que no poseen títulos de física, y llamaré a los neutrinos “nu”.

Las oscilaciones están ligadas a la masa.

La idea es que hay tres “sabores” de nu’s (mu, e y tau, y sí, sabor es en realidad el término que usamos) y tres masas diferentes de nu’s. Es importante no confundir los dos. Son propiedades separadas.

El “sabor” es una propiedad de la interacción débil que produjo (o destruyó) el neutrino. Los estados de muon nu solo provienen de interacciones con muones, estados de tau solo de taus, etc.

Pero, el estado de sabor es en realidad una mezcla de los estados de masa. Es decir, la tau es parte m1, parte m2, parte m3.

A medida que el nu se propaga por el espacio, los estados de masa se separan ligeramente. Lo que una vez fue 1/2 m1, 1/3 m2 y 1/6 tau ahora es diferente, digamos principalmente m2, un poco m1 y muy poco m3.

Bueno, si eso es cierto, entonces el estado de sabor no puede ser el mismo (se suponía que el sabor era una mezcla praticular, y ya no es esa mezcla).

Entonces, lo que alguna vez fue un electrón “puro” ahora es parte electrón nu, parte tau nu, parte mu nu. Si lo observa en este punto, es posible que encuentre el mismo estado en el que comenzó o que haya cambiado. La probabilidad de esto está bien establecida por la teoría.

Si los neutrinos no tuvieran masa, entonces los sabores no serían una mezcla de estados de masa. Los estados de masa no se separarían ligeramente, por lo que no mezclaría los estados de favor en el futuro.

Ahora, siempre puede plantear la hipótesis de un mecanismo diferente (como lo hizo en la pregunta), y no hay nada de malo en eso (en realidad, es algo bueno a veces). Pero nuestra teoría actual coincide bien con los resultados experimentales y cualquier hipótesis nueva necesitaría 1) predecir los resultados experimentales con al menos la misma incertidumbre que la hipótesis actual y 2) encajar también con nuestra teoría actual del mundo.

Para ganar tracción real, idealmente explicaría cosas que no se explican en el modelo estándar.

No En primer lugar, los neutrinos como todo lo demás pueden considerarse tanto una partícula como una onda.

La forma en que funciona es que puedes pensar en un neutrino como una mezcla de componentes de electrones, mu y tau. Debido a que las masas de esos componentes son diferentes, las ondas que corresponden a esas tres piezas son diferentes. Debido a que las ondas son diferentes, si algo comienza como un neutrino de electrones puro, la diferencia en las ondas hará que el neutrino cambie de tipo a medida que se mueve a través de un medio.

Si todos los neutrinos tuvieran la misma masa (y no importa si la masa es cero o no), las ondas serían las mismas y no obtendrías oscilaciones.

Sabemos que hay oscilaciones porque los neutrinos de electrones solares parecen convertirse en algo más en su camino a la Tierra.

Aquí está el razonamiento:

Una partícula que viaja a la velocidad de la luz tiene un reloj “interno” detenido (por falta de una mejor analogía). No pasa tiempo para un fotón, incluso cuando pasan miles de millones de años para todos los demás. Básicamente está congelado en el tiempo.

El fotón no tiene masa.

Cualquier cosa que tenga una masa tiene que viajar a una velocidad inferior a la de la luz. La teoría de la relatividad lo dice.

Al principio se suponía que el neutrino también viaja a la velocidad de la luz y, por lo tanto, no tiene masa.

Pero luego se descubrió que el neutrino puede cambiar su propiedad con el tiempo. Si la partícula “experimenta” cambios, entonces su reloj “interno” no puede haberse detenido, sino que debe estar marcando.

Por lo tanto, debe viajar más lento que la velocidad de la luz y, por lo tanto, debe tener una masa.

Entonces, incluso si la partícula imitara algo, necesita un reloj interno para hacer eso.

No. Los neutrinos vienen en tres tipos distintos: electrón, muón y tau. Estos son tipos distintos, no un espectro de energías, e interactúan de diferentes maneras. Sabemos que solo un tipo es emitido por las reacciones dentro del sol, y para cuando llegan a la Tierra son solo 1/3 de ese tipo. Entonces deben haber cambiado en su viaje. No son lo mismo que cuando se emitieron.

Si puede oscilar, tiene cierta extensión en la dimensión del tiempo, por lo que debe viajar un poco más lento que c, por lo que debe tener un poco de masa.

Un experimento reciente usando “lentes gravitacionales” mostró que los neutrinos tienen una pequeña cantidad de masa. Si se confirma (no creo que haya sido hasta el momento), esta es una buena evidencia de que tienen una masa “real”.