Interacción débil

Interacción entre partículas subatómicas y una de las cuatro interacciones fundamentales conocidas

La desintegración beta radiactiva se debe a la interacción débil, que transforma un neutrón en un protón, un electrón y un antineutrino electrónico .

En física nuclear y física de partículas , la interacción débil , también llamada fuerza débil o fuerza nuclear débil , es una de las cuatro interacciones fundamentales conocidas , siendo las otras el electromagnetismo , la interacción fuerte y la gravitación . Es el mecanismo de interacción entre partículas subatómicas el responsable de la desintegración radiactiva de los átomos: la interacción débil participa en la fisión nuclear y en la fusión nuclear . La teoría que describe su comportamiento y efectos a veces se denomina dinámica cuántica del sabor ( QFD ); sin embargo, el término QFD rara vez se utiliza porque la fuerza débil se entiende mejor mediante la teoría electrodébil (EWT). ^[1]

El alcance efectivo de la fuerza débil está limitado a distancias subatómicas y es menor que el diámetro de un protón. ^[2]

Fondo

El modelo estándar de física de partículas proporciona un marco uniforme para comprender las interacciones electromagnéticas, débiles y fuertes. Una interacción ocurre cuando dos partículas (típicamente, pero no necesariamente, fermiones de espín semientero ) intercambian bosones portadores de fuerza de espín entero . Los fermiones implicados en tales intercambios pueden ser elementales (por ejemplo, electrones o quarks ) o compuestos (por ejemplo, protones o neutrones ), aunque en los niveles más profundos, todas las interacciones débiles se producen en última instancia entre partículas elementales .

En la interacción débil , los fermiones pueden intercambiar tres tipos de portadores de fuerza, a saber,  los bosones W ⁺ , W ⁻ y Z. Las masas de estos bosones son mucho mayores que la masa de un protón o neutrón, lo que es consistente con el corto alcance de la fuerza débil. ^[3] De hecho, la fuerza se denomina débil porque la intensidad de su campo en cualquier distancia establecida suele ser varios órdenes de magnitud menor que la de la fuerza electromagnética, que a su vez es otros órdenes de magnitud menor que la fuerza nuclear fuerte.

La interacción débil es la única interacción fundamental que rompe la simetría de paridad y, de manera similar, pero mucho más raramente, la única interacción que rompe la simetría de paridad-carga .

Los quarks , que forman partículas compuestas como neutrones y protones, vienen en seis "sabores" (arriba, abajo, extraño, encantador, superior e inferior) que dan a esas partículas compuestas sus propiedades. La interacción débil es única porque permite a los quarks cambiar su sabor por otro. El intercambio de esas propiedades está mediado por los bosones portadores de fuerza. Por ejemplo, durante la desintegración beta-menos , un quark abajo dentro de un neutrón se transforma en un quark arriba, convirtiendo así el neutrón en un protón y dando como resultado la emisión de un electrón y un antineutrino electrónico.

La interacción débil es importante en la fusión de hidrógeno en helio en una estrella. Esto se debe a que puede convertir un protón (hidrógeno) en un neutrón para formar deuterio, que es importante para la continuación de la fusión nuclear para formar helio. La acumulación de neutrones facilita la formación de núcleos pesados ​​en una estrella. ^[3]

La mayoría de los fermiones se desintegran mediante una interacción débil con el tiempo. Tal desintegración hace posible la datación por radiocarbono , ya que el carbono-14 se desintegra mediante la interacción débil con el nitrógeno-14 . También puede crear radioluminiscencia , comúnmente utilizada en la luminiscencia de tritio y en el campo relacionado de la betavoltaica ^[4] (pero no una luminiscencia de radio similar ).

Se cree que la fuerza electrodébil se separó en fuerzas electromagnética y débil durante la época de los quarks en el universo primitivo .

Historia

En 1933, Enrico Fermi propuso la primera teoría de la interacción débil, conocida como interacción de Fermi . Sugirió que la desintegración beta podría explicarse por una interacción de cuatro fermiones , que implica una fuerza de contacto sin alcance. ^{[5] [6]}

A mediados de la década de 1950, Chen-Ning Yang y Tsung-Dao Lee sugirieron por primera vez que la lateralidad de los espines de las partículas en interacción débil podría violar la ley de conservación o simetría. En 1957, Chien Shiung Wu y sus colaboradores confirmaron la violación de la simetría . ^[7]

En la década de 1960, Sheldon Glashow , Abdus Salam y Steven Weinberg unificaron la fuerza electromagnética y la interacción débil mostrándolas como dos aspectos de una sola fuerza, ahora denominada fuerza electrodébil. ^{[8] [9]}

La existencia de los  bosones W y Z no se confirmó directamente hasta 1983. ^{[10] (p8)}

Propiedades

Un diagrama que muestra las rutas de descomposición debido a la interacción débil cargada y alguna indicación de su probabilidad. La intensidad de las líneas viene dada por los parámetros CKM .

La interacción débil cargada eléctricamente es única en varios aspectos:

• Es la única interacción que puede cambiar el sabor de los quarks y los leptones (es decir, cambiar un tipo de quark por otro). ^[a]
• Es la única interacción que viola P , o simetría de paridad . También es el único que viola la simetría CP de paridad-carga .
• Tanto las interacciones eléctricamente cargadas como las eléctricamente neutras están mediadas (propagadas) por partículas portadoras de fuerza que tienen masas significativas, una característica inusual que se explica en el modelo estándar mediante el mecanismo de Higgs .

Debido a su gran masa (aproximadamente 90 GeV/ c ^{2 [11]} ), estas partículas portadoras, llamadas bosones W y Z  , tienen una vida útil de menos de 10 ⁻²⁴  segundos. ^[12] La interacción débil tiene una constante de acoplamiento (un indicador de la frecuencia con la que ocurren las interacciones) entre 10 ⁻⁷ y 10 ⁻⁶ , en comparación con la constante de acoplamiento electromagnética de aproximadamente 10 ⁻² y la constante de acoplamiento de interacción fuerte de aproximadamente 1; ^[13] en consecuencia, la interacción débil es "débil" en términos de intensidad. ^[14] La interacción débil tiene un alcance efectivo muy corto (alrededor de 10 ⁻¹⁷ a 10 ⁻¹⁶  m (0,01 a 0,1 fm)). ^{[b] [14] [13]} A distancias de alrededor de 10 ⁻¹⁸  metros (0,001 fm), la interacción débil tiene una intensidad de una magnitud similar a la fuerza electromagnética, pero comienza a disminuir exponencialmente al aumentar la distancia. Ampliada en sólo un orden y medio de magnitud, a distancias de alrededor de 3 × 10 ⁻¹⁷  m, la interacción débil se vuelve 10.000 veces más débil. ^[15]

La interacción débil afecta a todos los fermiones del Modelo Estándar , así como al bosón de Higgs ; Los neutrinos interactúan sólo a través de la gravedad y la interacción débil. La interacción débil no produce estados ligados , ni implica energía vinculante  , algo que la gravedad hace a escala astronómica , la fuerza electromagnética a niveles molecular y atómico, y la fuerza nuclear fuerte sólo a nivel subatómico, dentro de núcleos . ^[dieciséis]

Su efecto más notable se debe a su primera característica única: la interacción débil cargada provoca un cambio de sabor . Por ejemplo, un neutrón es más pesado que un protón (su nucleón asociado ) y puede descomponerse en un protón cambiando el sabor (tipo) de uno de sus dos quarks abajo a un quark arriba . Ni la interacción fuerte ni el electromagnetismo permiten el cambio de sabor, por lo que esto sólo puede ocurrir mediante una decadencia débil ; sin una desintegración débil, las propiedades de los quarks como la extrañeza y el encanto (asociadas con el quark extraño y el quark encanto, respectivamente) también se conservarían en todas las interacciones.

Todos los mesones son inestables debido a una desintegración débil. ^{[10] (p29) [c]} En el proceso conocido como desintegración beta , un quark down en el neutrón puede transformarse en un quark up emitiendo un quark virtual.
W.⁻
 bosón, que luego se desintegra en un electrón y un antineutrino electrónico . ^{[10] (p28)} Otro ejemplo es la captura de electrones  , una variante común de la desintegración radiactiva  , en la que un protón y un electrón dentro de un átomo interactúan y se transforman en un neutrón (un quark ascendente se transforma en un quark descendente), y un electrón Se emite neutrino.

Debido a las grandes masas de los bosones W, las transformaciones o desintegraciones de partículas (por ejemplo, cambios de sabor) que dependen de la interacción débil suelen ocurrir mucho más lentamente que las transformaciones o desintegraciones que dependen sólo de las fuerzas fuertes o electromagnéticas. ^{[d] Por ejemplo, un} pión neutro se desintegra electromagnéticamente, por lo que tiene una vida de sólo unos 10 ⁻¹⁶  segundos. Por el contrario, un pión cargado sólo puede desintegrarse a través de la interacción débil, por lo que vive unos 10 ⁻⁸  segundos, o cien millones de veces más que un pión neutro. ^{[10] (p30)} Un ejemplo particularmente extremo es la desintegración de fuerza débil de un neutrón libre, que dura unos 15 minutos. ^{[10] (p28)}

Isospin débil e hipercarga débil.

Todas las partículas tienen una propiedad llamada isospin débil (símbolo T ₃ ), que sirve como un número cuántico aditivo que restringe cómo la partícula puede interactuar con la
W.^±
de la fuerza débil. El isospin débil juega el mismo papel en la interacción débil con
W.^±
como lo hace la carga eléctrica en el electromagnetismo , y la carga de color en la interacción fuerte ; un número diferente con un nombre similar, carga débil , que se analiza a continuación, se utiliza para interacciones con el
z⁰
. Todos los fermiones zurdos tienen un valor de isospin débil de ++1/2o -+1/2; Todos los fermiones diestros tienen 0 isospin. Por ejemplo, el quark up tiene T ₃ = ++1/2y el quark down tiene T ₃ = − +1/2. Un quark nunca se desintegra a través de la interacción débil en un quark del mismo T ₃ : Quarks con un T ₃ de ++1/2sólo se desintegra en quarks con una T ₃ de -+1/2y por el contrario.

π⁺
decaimiento a través de la interacción débil

En cualquier interacción fuerte, electromagnética o débil, el isospin débil se conserva : ^[e] La suma de los números de isospin débiles de las partículas que entran en la interacción es igual a la suma de los números de isospin débiles de las partículas que salen de esa interacción. Por ejemplo, un (zurdo)
π⁺
, con un isospin débil de +1 normalmente decae en un
v
_µ(con T ₃ = ++1/2) y un
µ⁺
(como antipartícula diestra, ++1/2). ^{[10] (pág.30)}

Para el desarrollo de la teoría electrodébil se inventó otra propiedad, la hipercarga débil , definida como

${\displaystyle Y_{\text{W}}=2\,(Q-T_{3}),}$

donde Y _W es la hipercarga débil de una partícula con carga eléctrica Q (en unidades de carga elemental ) e isospin débil T ₃ . La hipercarga débil es el generador del componente U(1) del grupo de calibre electrodébil ; Mientras que algunas partículas tienen un isospin débil de cero, todos los espines conocidos1/2las partículas tienen una hipercarga débil distinta de cero. ^[F]

Tipos de interacción

Hay dos tipos de interacción débil (llamadas vértices ). El primer tipo se llama " interacción de corriente cargada " porque los fermiones que interactúan débilmente forman una corriente con una carga eléctrica total distinta de cero. El segundo tipo se llama " interacción de corriente neutra " porque los fermiones que interactúan débilmente forman una corriente con carga eléctrica total de cero. Es responsable de la (rara) desviación de los neutrinos . Los dos tipos de interacción siguen reglas de selección diferentes . Esta convención de nomenclatura a menudo se malinterpreta para etiquetar la carga eléctrica de los bosones W y Z ; sin embargo, la convención de nomenclatura es anterior al concepto de bosones mediadores y claramente (al menos en nombre) etiqueta la carga de la corriente (formada a partir de los fermiones). , no necesariamente los bosones. ^[gramo]

Interacción de corriente cargada

El diagrama de Feynman para la desintegración beta-menos de un neutrón ( n = udd ) en un protón ( p = udu ), un electrón ( e ⁻ ) y un antineutrino electrónico ν _e , a través de un bosón vectorial cargado (
W.⁻
).

En un tipo de interacción de corriente cargada, un leptón cargado (como un electrón o un muón , que tiene una carga de −1) puede absorber una
W.⁺
 bosón (una partícula con una carga de +1) y así convertirse en un neutrino correspondiente (con una carga de 0), donde el tipo ("sabor") de neutrino (electrón ν _e , muón ν _μ , o tau ν _τ ) es el mismo que el tipo de leptón en la interacción, por ejemplo:

${\displaystyle \mu ^{-}+\mathrm {W} ^{+}\to \nu _{\mu }}$

De manera similar, un quark de tipo down ( d , s o b , con una carga de −+ 1 /3) se puede convertir en un quark de tipo up ( u , c o t , con una carga de ++ 2 /3), emitiendo un
W.⁻
 bosón o absorbiendo un
W.⁺
 bosón. Más precisamente, el quark de tipo down se convierte en una superposición cuántica de quarks de tipo up: es decir, tiene la posibilidad de convertirse en cualquiera de los tres quarks de tipo up, con las probabilidades dadas en las tablas de matrices CKM . Por el contrario, un quark de tipo up puede emitir un
W.⁺
 bosón, o absorber un
W.⁻
 bosón, y así convertirse en un quark de tipo down, por ejemplo:

${\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {d} &\to \mathrm {u} +\mathrm {W} ^{-}\\\mathrm {d} +\mathrm {W} ^{+}&\to \mathrm {u} \\\mathrm {c} &\to \mathrm {s} +\mathrm {W} ^{+}\\\mathrm {c} +\mathrm {W} ^{-}&\to \mathrm {s} \end{aligned}}}$

El bosón W es inestable, por lo que se desintegrará rápidamente y tendrá una vida útil muy corta. Por ejemplo:

${\displaystyle {\begin{aligned}\mathrm {W} ^{-}&\to \mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{\mathrm {e} }~\\\mathrm {W} ^{+}&\to \mathrm {e} ^{+}+\nu _{\mathrm {e} }~\end{aligned}}}$

La desintegración de un bosón W en otros productos puede ocurrir, con distintas probabilidades. ^[18]

En la llamada desintegración beta de un neutrón (ver imagen arriba), un quark down dentro del neutrón emite una señal virtual.
W.⁻
bosón y, por lo tanto, se convierte en un quark up, convirtiendo el neutrón en un protón. Debido a la energía limitada involucrada en el proceso (es decir, la diferencia de masa entre el quark down y el quark up), el virtual
W.⁻
El bosón sólo puede transportar suficiente energía para producir un electrón y un antineutrino electrónico, las dos masas más bajas posibles entre sus posibles productos de desintegración. ^[19] A nivel de quarks, el proceso se puede representar como:

${\displaystyle \mathrm {d} \to \mathrm {u} +\mathrm {e} ^{-}+{\bar {\nu }}_{\mathrm {e} }~}$

Interacción de corriente neutra

En las interacciones de corriente neutra , un quark o un leptón (p. ej., un electrón o un muón ) emite o absorbe un bosón Z neutro . Por ejemplo:

${\displaystyle \mathrm {e} ^{-}\to \mathrm {e} ^{-}+\mathrm {Z} ^{0}}$

Como el
W.^±
 bosones, los
z⁰
 El bosón también decae rápidamente, ^[18] por ejemplo:

${\displaystyle \mathrm {Z} ^{0}\to \mathrm {b} +{\bar {\mathrm {b} }}}$

A diferencia de la interacción de corriente cargada, cuyas reglas de selección están estrictamente limitadas por la quiralidad, la carga eléctrica y/o el isospin débil, la interacción de corriente neutra
z⁰
La interacción puede hacer que dos fermiones cualesquiera en el modelo estándar se desvíen: partículas o antipartículas, con cualquier carga eléctrica, y quiralidad izquierda y derecha, aunque la fuerza de la interacción difiere. ^[h]

La carga débil del número cuántico ( Q _W ) cumple el mismo papel en la interacción de la corriente neutra con el
z⁰
que carga eléctrica ( Q , sin subíndice) hace en la interacción electromagnética : cuantifica la parte vectorial de la interacción. Su valor viene dado por: ^[21]

${\displaystyle Q_{\mathsf {w}}=2\,T_{3}-4\,Q\,\sin ^{2}\theta _{\mathsf {w}}=2\,T_{3}-Q+(1-4\,\sin ^{2}\theta _{\mathsf {w}})\,Q~.}$

Desde el ángulo de mezcla débil , la expresión entre paréntesis , cuyo valor varía ligeramente con la diferencia de momento (llamada " corrida ") entre las partículas involucradas. Por eso ${\displaystyle \theta _{\mathsf {w}}\approx 29^{\circ }}$ ${\displaystyle (1-4\,\sin ^{2}\theta _{\mathsf {w}})\approx 0.060}$

${\displaystyle \ Q_{\mathsf {w}}\approx 2\ T_{3}-Q=\operatorname {sgn}(Q)\ {\big (}1-|Q|{\big )}\ ,}$

ya que por convención , y para todos los fermiones involucrados en la interacción débil . La carga débil de los leptones cargados es entonces cercana a cero, por lo que estos interactúan principalmente con el bosón Z  a través del acoplamiento axial. ${\displaystyle \operatorname {sgn} T_{3}\equiv \operatorname {sgn} Q}$ ${\displaystyle T_{3}=\pm {\tfrac {1}{2}}}$

Teoría electrodébil

El modelo estándar de física de partículas describe la interacción electromagnética y la interacción débil como dos aspectos diferentes de una única interacción electrodébil. Esta teoría fue desarrollada alrededor de 1968 por Sheldon Glashow , Abdus Salam y Steven Weinberg , y fueron galardonados con el Premio Nobel de Física en 1979 por su trabajo. ^[22] El mecanismo de Higgs proporciona una explicación para la presencia de tres bosones de calibre masivos (
W.⁺
,
W.⁻
,
z⁰
, los tres portadores de la interacción débil), y el fotón ( γ , el bosón de calibre sin masa que transporta la interacción electromagnética). ^[23]

Según la teoría electrodébil, a energías muy altas, el universo tiene cuatro componentes del campo de Higgs cuyas interacciones son llevadas a cabo por cuatro bosones calibre sin masa , cada uno similar al fotón , formando un doblete escalar complejo del campo de Higgs. Asimismo, existen cuatro bosones electrodébiles sin masa. Sin embargo, a bajas energías, esta simetría de calibre se descompone espontáneamente en la simetría U(1) del electromagnetismo, ya que uno de los campos de Higgs adquiere un valor esperado de vacío . Ingenuamente, se esperaría que la ruptura de simetría produjera tres bosones sin masa , pero en lugar de eso, esos tres bosones de Higgs "adicionales" se incorporan a los tres bosones débiles, que luego adquieren masa a través del mecanismo de Higgs . Estos tres bosones compuestos son los
W.⁺
,
W.⁻
, y
z⁰
 bosones realmente observados en la interacción débil. El cuarto bosón calibre electrodébil es el fotón ( γ ) del electromagnetismo, que no se acopla a ninguno de los campos de Higgs y, por tanto, permanece sin masa. ^[23]

Esta teoría ha hecho una serie de predicciones, incluida una predicción de las masas de los
z
y
W.
 bosones antes de su descubrimiento y detección en 1983.

El 4 de julio de 2012, los equipos experimentales CMS y ATLAS en el Gran Colisionador de Hadrones anunciaron de forma independiente que habían confirmado el descubrimiento formal de un bosón previamente desconocido con una masa entre 125 y127 GeV/ c ² , cuyo comportamiento hasta ahora era "consistente con" un bosón de Higgs, aunque agregó una nota cautelosa de que se necesitaban más datos y análisis antes de identificar positivamente el nuevo bosón como un bosón de Higgs de algún tipo. El 14 de marzo de 2013, se confirmó provisionalmente la existencia de un bosón de Higgs. ^[24]

En un caso especulativo en el que se redujera la escala de ruptura de simetría electrodébil , la interacción SU(2) ininterrumpida eventualmente se volvería limitante . Los modelos alternativos en los que SU(2) se vuelve confinado por encima de esa escala parecen cuantitativamente similares al modelo estándar a energías más bajas, pero dramáticamente diferentes por encima de la ruptura de simetría. ^[25]

Violación de simetría

Partículas zurdas y diestras : p es el momento de la partícula y S es su espín . Nótese la falta de simetría reflexiva entre los estados.

Durante mucho tiempo se pensó que las leyes de la naturaleza permanecían iguales bajo el reflejo de un espejo . Se esperaba que los resultados de un experimento visto a través de un espejo fueran idénticos a los resultados de una copia del aparato experimental construida por separado y reflejada en un espejo, observada a través del espejo. Se sabía que esta llamada ley de conservación de la paridad era respetada por la gravitación clásica , el electromagnetismo y la interacción fuerte ; se suponía que era una ley universal. ^[26] Sin embargo, a mediados de la década de 1950, Chen-Ning Yang y Tsung-Dao Lee sugirieron que la interacción débil podría violar esta ley. Chien Shiung Wu y sus colaboradores descubrieron en 1957 que la interacción débil viola la paridad, lo que le valió a Yang y Lee el Premio Nobel de Física de 1957 . ^[27]

Aunque la interacción débil alguna vez fue descrita por la teoría de Fermi , el descubrimiento de la violación de la paridad y la teoría de la renormalización sugirieron que se necesitaba un nuevo enfoque. En 1957, Robert Marshak y George Sudarshan y, algo más tarde, Richard Feynman y Murray Gell-Mann propusieron un lagrangiano V − A ( vector menos vector axial o zurdo) para interacciones débiles. En esta teoría, la interacción débil actúa sólo sobre partículas zurdas (y antipartículas diestras). Dado que el reflejo especular de una partícula zurda es diestro, esto explica la máxima violación de la paridad. La teoría V − A se desarrolló antes del descubrimiento del bosón Z, por lo que no incluía los campos diestros que entran en la interacción de la corriente neutra.

Sin embargo, esta teoría permitió conservar una simetría compuesta CP . CP combina la paridad P (cambio de izquierda a derecha) con la conjugación de carga C (cambio de partículas con antipartículas). Los físicos se sorprendieron nuevamente cuando en 1964, James Cronin y Val Fitch proporcionaron evidencia clara en las desintegraciones de kaon de que la simetría CP también podía romperse, lo que les valió el Premio Nobel de Física de 1980 . ^[28] En 1973, Makoto Kobayashi y Toshihide Maskawa demostraron que la violación de CP en la interacción débil requería más de dos generaciones de partículas, ^[29] prediciendo efectivamente la existencia de una tercera generación entonces desconocida. Este descubrimiento les valió la mitad del Premio Nobel de Física de 2008. ^[30]

A diferencia de la violación de la paridad, la violación del CP  ocurre sólo en circunstancias excepcionales. A pesar de su aparición limitada en las condiciones actuales, se cree ampliamente que es la razón por la que hay mucha más materia que antimateria en el universo y, por lo tanto, forma una de las tres condiciones de la bariogénesis de Andrei Sajarov . ^[31]

Ver también

• Portal de física

• Universo débil : el postulado de que las interacciones débiles no son antrópicamente necesarias
• Gravedad
• Fuerte interacción
• Electromagnetismo

Notas a pie de página

1. Debido a su capacidad única para cambiar el sabor de las partículas , el análisis de la interacción débil se denomina ocasionalmente dinámica del sabor cuántico , en analogía con el nombre de cromodinámica cuántica que a veces se utiliza para la fuerza fuerte .
2. Compárese con un radio de carga de protones de 8,3×10 ⁻¹⁶  m ~ 0,83 fm.
3. El pion neutral (
   π⁰
   ), sin embargo, se desintegra electromagnéticamente, y varios otros mesones (cuando sus números cuánticos lo permiten) se desintegran principalmente a través de una interacción fuerte .
4. La excepción destacada y posiblemente única a esta regla es la desintegración del quark superior , cuya masa excede las masas combinadas del quark inferior y
   W.⁺
    bosón en el que se desintegra, por lo que no tiene ninguna restricción de energía que ralentice su transición. Su velocidad única de desintegración por la fuerza débil es mucho mayor que la velocidad con la que la interacción fuerte (o " fuerza de color ") puede unirlo a otros quarks.
5. Sólo las interacciones con el bosón de Higgs violan la conservación del isospin débil y parecen hacerlo siempre al máximo: ${\displaystyle {\bigl |}\Delta T_{3}{\bigr |}={\tfrac {1}{2}}\ .}$
6. Algunos fermiones hipotéticos, como los neutrinos estériles , tendrían cero hipercarga débil; de hecho, no tendrían cargas calibre de ningún tipo conocido. La existencia real de tales partículas es un área activa de investigación.
7. El intercambio de un bosón W virtual puede considerarse igualmente como (digamos) la emisión de un W ⁺ o la absorción de un W ⁻ ; es decir, para el tiempo en el eje de coordenadas verticales, como W ⁺ de izquierda a derecha, o equivalentemente como W ⁻ de derecha a izquierda.
8. Los únicos fermiones que el
   z⁰
   con los que no interactúa en absoluto son los hipotéticos neutrinos "estériles" : antineutrinos quirales izquierdos y neutrinos quirales derechos. Se les llama "estériles" porque no interactuarían con ninguna partícula del Modelo Estándar, excepto quizás el bosón de Higgs . Hasta ahora siguen siendo puramente una conjetura: hasta octubre de 2021, no se sabe que existan tales neutrinos.

   " MicroBooNE ha realizado una exploración muy exhaustiva a través de múltiples tipos de interacciones y múltiples técnicas de análisis y reconstrucción", dice la coportavoz Bonnie Fleming de Yale. "Todos nos dicen lo mismo, y eso nos da una confianza muy alta en nuestros resultados de que no estamos viendo ni una pizca de un neutrino estéril". ^[20]

   ... "Los neutrinos estériles a escala eV ya no parecen tener una motivación experimental y nunca resolvieron ningún problema pendiente en el modelo estándar", afirma el teórico Mikhail Shaposhnikov de la EPFL. "Pero los neutrinos estériles en la escala GeV a keV, los llamados fermiones de Majorana, están bien motivados teóricamente y no contradicen ningún experimento existente". ^[20]

Referencias

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Fuentes

Técnico

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Para lectores generales

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enlaces externos

• Harry Cheung, La fuerza débil @Fermilab
• Fuerzas Fundamentales @Hyperphysics, Universidad Estatal de Georgia.
• Brian Koberlein, ¿Qué es la fuerza débil?