Numero leptonico

Ilnumero leptonicoè quelnumero quanticoche, nelle interazioni traparticelle,caratterizza leparticelle elementarichiamateleptonie viene definito come il numero dileptonimeno il numero degliantileptoni,secondo la seguente equazione:

L=n_{\ell }-n_{\overline {\ell }}

I leptoni sono caratterizzati da un numerointeropositivo, mentre gli antileptoni da un numero intero negativo.

A ciascun doppietto di leptoni viene, quindi, assegnato un numero leptonico differente che deve essere conservato in tutte le interazioni.

Suddivisioni

In conseguenza della composizione delle famiglie leptoniche si distingue un:

Numero leptonico elettronico,che è definito come il numero totale dielettronipiù il numero di neutrini elettronici meno il numero delle loro antiparticelle.

Il suo valore è:

+1

per un elettrone e per unneutrinoelettronico;

-1

per un antielettrone e per un antineutrino elettronico;

0

(zero) per tutte le altre particelle non leptoniche;

Numero leptonico muonico,che è definito come il numero totale di muoni più il numero di neutrini muonici meno il numero delle loro antiparticelle

Il suo valore è:

+1

per unmuonee per unneutrinomuonico;

-1

per un antimuone e per un antineutrino muonico;

0

(zero) per tutte le altre particelle non leptoniche;

Numero leptonico tauche è definito come il numero totale di particelle tau più il numero di neutrini tau meno il numero delle loro antiparticelle

Il suo valore è:

+1

per unaparticella taue per il suoneutrino;

-1

per una antipartcella tau e per il suo antineutrino;

0

(zero) per tutte le altre particelle non leptoniche.

Tabella di riepilogo

	$e^{-},{\nu }_{e}$	$e^{+},{\overline {\nu }}_{e}$	$\mu ^{-},\nu _{\mu }$	$\mu ^{+},{\bar {\nu }}_{\mu }$	$\tau ^{-},\nu _{\tau }$	$\tau ^{+},{\bar {\nu }}_{\tau }$
$L_{e}$	$1$	$-1$	$0$	$0$	$0$	$0$
$L_{\mu }$	$0$	$0$	$1$	$-1$	$0$	$0$
$L_{\tau }$	$0$	$0$	$0$	$0$	$1$	$-1$

Legge di conservazione del numero leptonico

Molti modelli, incluso ilmodello standard,utilizzano laconservazione del numero leptonico totale,per spiegare l'esistenza di alcuni decadimenti e l'eventuale impossibilità di altri, energeticamente consentiti. Ad esempio, neldecadimento beta:

{\begin{matrix}&n&\rightarrow &p&+&e^{-}&+&{\overline {\nu }}_{e}\\L:&0&=&0&+&1&-&1\end{matrix}}

dove $L$ è il numero leptonico totale, che è nullo, in quanto ilneutronenon è un leptone, ma unbarione,mentre tra i prodotti si ha unprotone $(n_{l}=0)$ ,un elettrone $(n_{l}=1)$ ed un antineutrino $(n_{l}=-1)$ ,con numerto leptonico totale nullo.

Generalmente, poi, si osserva che i decadimenti noti conservano anche unnumero leptonico familiare,ovvero un numero leptonico totale riferito alle famiglie di leptoni presenti in un dato decadimento (cioè il numero leptonico: elettronico, muonico e tau). Ad esempio, per il canale di decadimento principale del muone, si osserva che:

{\begin{matrix}&\mu ^{-}&\rightarrow &e^{-}&+&{\overline {\nu }}_{e}&+&\nu _{\mu }\\L:&1&=&1&-&1&+&1\\L_{e}:&0&=&1&-&1&+&0\\L_{\mu }:&1&=&0&+&0&+&1\\L_{\tau }:&0&=&0&+&0&+&0\end{matrix}}

ovvero sia il numero leptonico elettronico, sia quello muonico che quello del tau sono conservati. Ciò suggerisce l'esistenza di una legge di conservazione per ciascun numero leptonico (elettronico, muonico e tauonico). In pratica si definiscono tre numeri leptonici:

$L_{e}$ che è il numero leptonico elettronico:

$L_{\mu }$ che è il numero leptonico muonico;

$L_{\tau }$ che è il numero leptonico del tau (tauone).

Violazioni della conservazione del numero leptonico

All'interno delModello Standardreazioni che violino la conservazione di uno dei numeri leptonici o del numero leptonico totale (somma dei tre) sono strettamente proibite.

Tuttavia poiché i neutrini non sono esattamente privi dimassa,violazioni alla conservazione dei numeri leptonici sono possibili: i neutrini infatti possonooscillare, cambiando quindi di famiglia.

All'interno di altri modelli sono possibili inoltre altri tipi di violazione del numero leptonico. È possibile, in alcuni casi, che i numeri leptonici di famiglia possano non conservarsi, pur mantenendosi valida la legge di conservazione per il numero leptonico totale:

L=L_{e}+L_{\mu }+L_{\tau }

.

Un esempio di questo tipo è il decadimento seguente:

{\begin{matrix}&\mu ^{-}&\rightarrow &e^{-}&+&\nu _{e}&+&{\overline {\nu }}_{\mu }\\L:&1&=&1&+&1&-&1\\L_{e}:&0&\neq &1&+&1&+&0\\L_{\mu }:&1&\neq &0&+&0&-&1\end{matrix}}

Come si può osservare, sia il numero elettronico, sia quello muonico non sono conservati, mentre quello totale sì. All'interno dei modelli che prevedono questi fenomeni spesso vengono utilizzati altri numeri quantici conservati, ad esempio il modello di Pati-Salam utilizza la differenza tranumero barionicoe numero leptonico.

Vi è da dire che, a parte leoscillazioni dei neutrini,nessun altro fenomeno di violazione della conservazione del numero leptonico è stato mai osservato.

R-parità

LaR-paritàè un concetto di fisica delle particelle e difisica teorica.Nell'estensione supersimmetrica delModello Standard,ilnumero barionicoe il numero leptonico non sono più conservati da parte di tutti gli accoppiamenti in una teoria rinormalizzabile. La R-parita è una simmetria del gruppo $Z_{2}$ che agisce nel Modello Standard supersimmetrico minimale (MSSM) e tale parità può essere definita come:

R=(-1)^{2j+3B+L}

.

dove: $j$ è lospin, $B$ è ilnumero barionicoe $L$ il numero leptonico. Ogni particella del Modello Standard ha R-parità uguale ad $+1$ ,mentre la R-parità del partner supersimmetrico ha R parità $-1$ ^[1].

Note

^R-parity Violating Supersymmetryby R.Barbier, C.Berat, M.Besancon, M.Chemtob, A.Deandrea, E.Dudas, P.Fayet, S.Lavignac, G.Moreau, E.Perez, and Y.Sirois.

Bibliografia

Libri

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Articoli

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Voci correlate

Collegamenti esterni

(EN)lepton number,suEnciclopedia Britannica,Encyclopædia Britannica, Inc.

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[1] R-parity Violating Supersymmetryby R.Barbier, C.Berat, M.Besancon, M.Chemtob, A.Deandrea, E.Dudas, P.Fayet, S.Lavignac, G.Moreau, E.Perez, and Y.Sirois.

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