렙톤 섞임

렙톤 섞임(영어: lepton mixing)이란 약력에 의하여 중성미자의 맛깔이 바뀌는 현상이다. 양자장론에서는 일반적으로 양자수가 같은 입자는 섞일 수 있다. 중성미자의 경우 이와 같은 현상이 일어난다. 이론에 따르면, 중성미자는 질량 고유기저와 맛깔 고유기저가 다르기 때문에, 명확한 질량을 가진 중성미자는 시간에 따라 맛깔이 바뀌게 된다. 이를 중성미자 진동이라고 한다.

1957년에 이탈리아의 브루노 폰테코르보(Bruno Pontecorvo)가 제안하였고 (중성미자 진동), 일본의 마키 지로, 나카가와 마사미, 사카타 쇼이치가 개량하였다. ^[1][2]

이 현상의 존재는 2001년에 캐나다의 서드버리 중성미자 관측소(Sudbury Neutrino Observatory)에서 태양 중성미자의 중성미자 진동을 관측하면서 증명되었다.

3세대의 경우, 렙톤 섞임을 PMNS 행렬로 나타낼 수 있다. 일반적으로 이 행렬은 유니타리 행렬이나. 시소 메커니즘을 도입하면 그렇지 않다. PMNS 행렬 U는 다음과 같이 쓸 수 있다.

${\displaystyle {\begin{bmatrix}{\nu _{e}}\\{\nu _{\mu }}\\{\nu _{\tau }}\end{bmatrix}}={\begin{bmatrix}U_{e1}&U_{e2}&U_{e3}\\U_{\mu 1}&U_{\mu 2}&U_{\mu 3}\\U_{\tau 1}&U_{\tau 2}&U_{\tau 3}\end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}\nu _{1}\\\nu _{2}\\\nu _{3}\end{bmatrix}}\ }$.

좌변은 맛깔 고유기저고, 우변은 질량 고유기저다.

이 행렬은 만약 유니타리 행렬이라면 CKM 행렬과 같이 4개의 도움변수 (1세대-2세대 섞임, 2세대-3세대 섞임, 1세대-3세대 섞임, CP위반 위상)로 나타낼 수 있다. CKM 행렬과 마찬가지로, PMNS 행렬도 여러가지로 도움변수를 잡을 수 있다.^[3]

아직 실험적으로 PMNS 행렬의 값을 자세히 측정하지 못하고 있다.

• 쿼크 섞임
• 표준 모형