[논문 리뷰] Neutrinos Must be Tachyons

Eue Jin Jeong|ArXiv.org|1997. 04. 14.

Cosmology and Gravitation Theories참고 문헌 1인용 수 5

한 줄 요약

이 논문은 중성자가 항상 빛보다 빠르게 움직이는 타키온(타키온)이어야 한다고 주장한다. 이는 중성자 진동 실험에서 관측된 음수의 질량 제곱 값, 정지된 중성자가 존재하지 않는 현상, 그리고 오른쪽 손잡이 중성자가 발견되지 않는 현상 등 실험 데이터의 모순에 기반한다. 저자는 장기적으로 지속되는 중성자 물리학의 이면 문제를 해결하기 위해 중성자를 타키온으로 재분류함으로써 기존 모델의 모순을 해소하는 데 목적이 있다. 이는 수정된 상대론적 프레임워크 내에서 중성자의 운동학적 및 양자적 성질을 근본적으로 재해석하는 것이다.

ABSTRACT

The negative mass squared problem of the recent neutrino experiments from the five major institutions prompts us to speculate that, after all, neutrinos may be tachyons. There are number of reasons to believe that this could be the case. Stationary neutrinos have not been detected. There is no evidence of right handed neutrinos which are most likely to be observed if neutrinos can be stationary. They have the unusual property of the mass oscillation between flavors which has not been observed in the electron families. While Standard Model predicts the mass of neutrinos to be zero, the observed spectrum of Tritium decay experiments hasn't conclusively proved that the mass of neutrino is exactly zero. Based upon these observations and other related phenomena, we wish to argue that there are too many inconsistencies to fit neutrinos into the category of ordinary inside light cone particles and that the simplest possible way to resolve the mystery of the neutrino is to change our point of view and determine that neutrinos are actually tachyons.

연구 동기 및 목표

• 중성자 질량 측정치 간 지속적인 불일치, 특히 진동 실험에서 관측된 음수의 질량 제곱 값을 해결하기 위해.
• 정지된 중성자와 오른쪽 손잡이 중성자가 실험적으로 검출되지 않는 현상(만약 중성자가 일반적인 질량을 가진 입자라면 기대되는 현상)을 해결하기 위해.
• 표준모형이 중성자 질량이 0임을 예측하는 데 비해 트리티움 베타 붕괴 실험에서 비제로의 질량이 유추되는 것과의 모순을 해결하기 위해.
• 중성자를 타키온으로 분류함으로써 중성자의 본질을 근본적으로 재해석함으로써 현재 모델의 모순을 해결하기 위해.

제안 방법

• 중성자 진동 실험에서 관측된 음수의 제곱 질량 값을 초광속 행동의 증거로 해석하는, 다섯 개의 주요 중성자 실험 데이터 분석.
• 타키온(항상 빛보다 빠르게 움직이며 허수의 정지 질량을 가진 입자)에 대한 상대론적 운동학 적용. 타키온의 에너지-운동량 관계를 사용.
• 정지된 중성자와 오른쪽 손잡이 중성자가 존재하지 않는 현상을 제약 조건으로 삼아, 일반적인 질량을 가진 중성자 모델에 반대하는 논거를 제시.
• 타키온 중성자가 맛 진동에 미치는 영향을 평가. 맛 진동은 관측되지만 표준 질량을 가진 중성자 모델로는 설명되지 않는다.
• 트리티움 붕괴 스펙트럼을 질량을 가진 중성자 모델이 아닌 타키온 중성자 모델과 일치하는 것으로 재해석.
• 중성자가 항상 타키온임을 가정하는 이론적 프레임워크를 수립. 이는 허수의 정지 질량과 초광속 전파를 수용할 수 있도록 에너지-운동량 관계를 수정함.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 왜 중성자 진동 실험은 항상 음수의 제곱 질량을 도출하는가? 이는 초광속 전파를 시사하는가?
• RQ2 왜 중성자가 질량을 가진 입자라면 기대되는 정지된 중성자가 실험적으로 검출되지 않는가?
• RQ3 왜 중성자가 질량을 가지고 있고 왼쪽 손잡이라면 만들어져야 할 오른쪽 손잡이 중성자가 관측되지 않는가?
• RQ4 트리티움 베타 붕괴에서 유추되는 비제로의 중성자 질량은 표준모형의 0 질량 예측과 어떻게 조화를 이룰 수 있는가?
• RQ5 모든 현재 실험적 이상 현상을 설명할 수 있는 일관된 이론적 프레임워크에서 중성자가 타키온일 수 있는가?

주요 결과

• 논문은 중성자 진동 실험에서 관측된 음수의 제곱 질량 값이 실험 오류가 아니라 타키온 행동의 증거임을 결론짓는다.
• 정지된 중성자와 오른쪽 손잡이 중성자가 검출되지 않는 현상은 이러한 입자가 정지할 수 없기 때문에 타키온임을 지지하는 증거로 작용한다.
• 비제로의 중성자 질량을 시사하는 트리티움 붕괴 데이터는 질량을 가진 중성자 모델이 아닌 타키온 중성자 모델과 일치하는 것으로 재해석된다.
• 맛 진동은 질량 혼합의 결과가 아니라 타키온 운동학의 자연스러운 결과로 설명된다.
• 허수의 정지 질량과 초광속 전파를 수용할 수 있도록 타키온 상대론적 관계를 사용하여 중성자의 에너지와 운동량을 재정의함으로써 이론적 일관성이 확보된다.
• 이 모델은 단일한 타키온 프레임워크 내에서 여러 이상 현상을 통합함으로써 괴로움 없이 해결하며, 특수한 가정이 필요로 하지 않는다.