neutrinooscillaatioiksi

Neutriino-oscillaatioiksi tarkoitetaan ilmiötä, jossa neutriinot voivat muuntua toisiin flavoreihinsa kulkiessaan. Neutriinot syntyvät heikon vuorovaikutuksen kautta flavor-eigentilankoina (ν_e, ν_μ, ν_τ), mutta niiden propagointi tapahtuu massieigentilankojen superpositiosta. Tämän sekoituksen kuvaa PMNS-matriisi, jonka kautta flavor ja massa liittyvät toisiinsa kolmen sekoituskulman θ12, θ13 ja θ23 sekä CP-säteen δ kautta.

Kun neutrino etenee matkan pituudella L ja sen energia on E, flavorin muutoksen todennäköisyys P(να→νβ) riippuu massamääräeroista Δm^2_ij = m_i^2 − m_j^2 sekä näihin liittyvistä parametreista. Yksinkertainen kaksi-flavorimalli antaa P(να→νβ) ≈ sin^2(2θ) sin^2(1.27 Δm^2 L/E) (Δm^2 in eV^2, L in km, E in GeV). Kolmen flavorin tarkka muunto on monimutkaisempi ja sisältää kolme sekoituskulmaa, kaksi suurta Δm^2_ij: Δm^2_21 ja Δm^2_31 (tai Δm^2_32) sekä CP-säteen δ, jolla voi olla eroja neutrinoiden ja antineutriinojen välillä.

Käytännön kokeet ovat vahvistaneet neutrino-oscillaatioiden olemassaolon. Auringon neutrinoja, ilmakehässä tapahtuvaa muuntelua sekä reaktori- ja kiihdyttökokeita on käytetty massamääräerojen ja sekoituskulmien mittaamiseen. Merkittäviä tuloksia ovat KamLAND, Daya Bay, RENO ja Double Chooz (θ12 ja θ13) sekä MINOS, T2K, NOvA ja Super-Kamiokande (μ- ja e-osuuksien muutokset). Nämä tukevat kolmesta flavorista koostuvan sekoitusmallin ja kahden massamääräeron olemassaoloa. Massajärjestys (normaali vs invertattu) ja CP-säteen δ sekä absoluuttinen massataso ovat edelleen aktiivisen tutkimuksen kohteita.