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En [[física de partículas]], la '''oscilación de partículas neutras''' es la trasmutación de una partícula sin [[carga eléctrica]] en otra debido a un cambio de un [[número cuántico]] interno mediante una interacción que no conserva dicho número cuántico. Estas oscilaciones se pueden clasificar en dos tipos:
* '''Oscilaciones de partícula-[[antipartícula]]:''' por ejemplo, las [[Kaón#Oscilaci.C3.B3n|oscilaciones de {{SubatomicParticle|Kaon0}}–{{SubatomicParticle|AntiKaon0}}]], de [[Mesón B#Oscilaciones_B.E2.80.93B|{{SubatomicParticle|B0}}–{{SubatomicParticle|antiB0}}]], o de [[Mesón D|{{SubatomicParticle|D0}}–{{SubatomicParticle|antiD0}}]].<ref name=":3">{{citecita booklibro |lastapellido=Griffiths |firstnombre=D. J. |yearaño=2008 |titletítulo=Elementary Particles |pages=149 |editionedición=SecondSegunda, Revisedrevisada |publishereditorial=[[Wiley-VCH]] |isbn=978-3-527-40601-2}}</ref>
* '''Oscilación de [[Sabor (física)|sabor]]:''' por ejemplo, las [[Oscilación de neutrinos|oscilaciones de {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}}–{{SubatomicParticle|Muon Neutrino}}]] .
En el caso de que las partículas se desintegren en algún estado final, el sistema no es puramente oscilatorio, y se observan interferencias entre la oscilación y la desintegración.
=== Violación de CP ===
Tras el impactante descubrimiento por parte de [[Chien-Shiung Wu|Wu]] ''et al.'' en 1957 de la violación de la [[Paridad (física)|paridad]], se asumió que CP (la transformación conjunta de [[conjugación de carga]] y paridad) sí se conservaba.<ref>{{CiteCita journalpublicación |lastapellido=Wu |firstnombre=C. S. |last2apellido2=Ambler |first2nombre2=E. |last3apellido3=Hayward |first3nombre3=R. W. |last4apellido4=Hoppes |first4nombre4=D. D. |last5apellido5=Hudson |first5nombre5=R. P. |datefecha=1957 |titletítulo=Experimental Test of Parity Conservation in Beta Decay |journalpublicación=[[Physical Review]] |volumevolumen=105 |issuenúmero=4 |pagespáginas=1413–1415 |bibcode=1957PhRv..105.1413W |doi=10.1103/PhysRev.105.1413 |doi-access=free}}</ref> Sin embargo, en 1964 Cronin y Fitch descubrieron una violación de CP en el sistema de kaones neutros.<ref name=":6">{{citecita journalpublicación |lastapellido=Christenson |firstnombre=J. H. |last2apellido2=Cronin |first2nombre2=J. W. |last3apellido3=Fitch |first3nombre3=V. L. |last4apellido4=Turlay |first4nombre4=R. |datefecha=1964 |titletítulo=Evidence for the 2π Decay of the K{{su|b=2|p=0}} Meson |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=13 |issuenúmero=4 |pagespáginas=138–140 |bibcode=1964PhRvL..13..138C |doi=10.1103/PhysRevLett.13.138 |doi-access=free}}</ref> Observaron que el estado de vida larga K<sub>2</sub> (CP = −1) podía desintegrarse a dos piones (CP = (−1)(−1) = +1), violando la conservación de CP.
En 2001, los experimentos [[BaBar (experimento)|BaBar]] y [[Experimento Belle|Belle]] confirmaron la violación de CP en el sistema {{SubatomicParticle|B0}}–{{SubatomicParticle|antiB0}}.<ref>{{Citecita journalpublicación |lastapellido=Abashian |firstnombre=A. |display-authors=etal |yearaño=2001 |titletítulo=Measurement of the CP Violation Parameter sin2φ1 in B{{su|p=0|b=d}} Meson Decays |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=86 |issuenúmero=12 |pagespáginas=2509–2514 |arxivid={{arxiv|hep-ex/0102018}} |bibcode=2001PhRvL..86.2509A |doi=10.1103/PhysRevLett.86.2509}}</ref><ref>{{Citecita journalpublicación |lastapellido=Aubert |firstnombre=B. |display-authors=etal |collaborationapellido2=([[BABAR Collaboration]]) |yearaño=2001 |titletítulo=Measurement of CP-Violating Asymmetries in B<sup>0</sup> Decays to CP Eigenstates |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=86 |issuenúmero=12 |pagespáginas=2515–2522 |arxivid={{arxiv|hep-ex/0102030}} |bibcode=2001PhRvL..86.2515A |doi=10.1103/PhysRevLett.86.2515 |pmid=11289970}}</ref> Ambos laboratorios reportaron violación directa de CP en {{SubatomicParticle|B0}}–{{SubatomicParticle|antiB0}} en 2005.<ref>{{Citecita journalpublicación |lastapellido=Aubert |firstnombre=B. |display-authors=etal |collaborationapellido2=([[BABAR Collaboration]]) |yearaño=2004 |titletítulo=Direct CP Violating Asymmetry in B<sup>0</sup>→K<sup>+</sup>π<sup>−</sup> Decays |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=93 |issuenúmero=13 |pagespáginas=131801 |arxivid={{arxiv|hep-ex/0407057}} |bibcode=2004PhRvL..93m1801A |doi=10.1103/PhysRevLett.93.131801}}</ref><ref>{{Citecita journalpublicación |lastapellido=Chao |firstnombre=Y. |display-authors=etal |collaborationapellido2=([[Belle Collaboration]]) |yearaño=2005 |titletítulo=Improved measurements of the partial rate asymmetry in B→hh decays |journalpublicación=[[Physical Review D]] |volumevolumen=71 |issuenúmero=3 |pagespáginas=031502 |arxivid={{arxiv|hep-ex/0407025}} |bibcode=2005PhRvD..71c1502C |doi=10.1103/PhysRevD.71.031502}}</ref>
=== El problema de los neutrinos solares ===
[[Archivo:Kép1.png|miniaturadeimagen|Comparación entre las predicciones teóricas (sin oscilación de neutrinos) para la producción de neutrinos solares y los resultados de distintos experimentos.]]
La [[Cadena protón-protón|cadena pp]] en el Sol produce una gran cantidad de {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}}. En 1968, [[Raymond Davis, Jr.|Raymond Davis]] ''et al.'' publicaron los resultados del experimento de Homestake.<ref>{{Cite web |lastapellido=Bahcall |firstnombre=J. N. |datefecha=28 April 2004 |titletítulo=Solving the Mystery of the Missing Neutrinos |url=https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/themes/physics/bahcall/ |publisher=[[The Nobel Foundation]] |accessdate=2016-12-08}}</ref><ref>{{Citecita journalpublicación |last1apellido1=Davis, Jr. |first1nombre1=R. |last2apellido2=Harmer |first2nombre2=D. S. |last3apellido3=Hoffman |first3nombre3=K. C. |datefecha=1968 |titletítulo=Search for Neutrinos from the Sun |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=20 |issuenúmero=21 |pagespáginas=1205–1209 |bibcode=1968PhRvL..20.1205D |doi=10.1103/PhysRevLett.20.1205}}</ref> Este experimento empleaba un tanque enorme de [[percloroetileno]] situado en la mina de Homestake (Dakota del Sur, Estados Unidos), bajo tierra para eliminar el fondo creado por los [[Radiación cósmica|rayos cósmicos]]. Los núcleos de cloro del percloroetileno absorben {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}} para producir argón mediante la reacción
<math>{{\nu }_{e}}+C{{l}^{37}}\to A{{r}^{38}}+{{e}^{-}}</math>,
que es esencialmente
<math>{{\nu }_{e}}+n\to p+e^{-}</math>.<ref>{{cite book |lastname=Griffiths":3" |first=D. J. |year=2008 |title=Elementary Particles |pages=390 |edition=Second, Revised |publisher=[[Wiley-VCH]] |isbn=978-3-527-40601-2}}</ref>
El experimento recogió el argón producido durante varios meses. Dado que la interacción de los neutrino es muy débil, solo se creaba aproximadamente un núcleo de argón cada dos días. La cantidad obtenida era solamente un tercio de la predicción teórica de [[John N. Bahcall|Bahcall]].
En 1968, [[Bruno Pontecorvo]] demostró que si se supone que los neutrinos tienen masa, los {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}} producidos en el Sol se pueden transformar en otras especies ({{SubatomicParticle|Muon Neutrino}} o {{SubatomicParticle|Tau Neutrino}}), que no serían detectadas por el experimento de Homestake. La confirmación final a esta solución del problema de los neutrinos solares la proporcionó el [[Sudbury Neutrino Observatory|SNO]] en abril de 2002, midiendo tanto el flujo de {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}} como el flujo total de neutrinos.<ref>{{Citecita journalpublicación |lastapellido=Ahmad |firstnombre=Q. R. |display-authors=etal |collaborationapellido2=([[SNO Collaboration]]) |datefecha=2002 |titletítulo=Direct Evidence for Neutrino Flavor Transformation from Neutral-Current Interactions in the Sudbury Neutrino Observatory |journalpublicación=[[Physical Review Letters]] |volumevolumen=89 |issuenúmero= |pagespáginas=011301 |arxivid={{arxiv|nucl-ex/0204008}} |bibcode=2002PhRvL..89a1301A |doi=10.1103/PhysRevLett.89.011301 |doi-access=free |pmid=12097025}}</ref>
== Descripción en la mecánica cuántica ==
{{Equation box 1 |equation = <math>\hat H_{0}\left| {\Psi \left( t \right)} \right\rangle = {i \hbar }{\partial \over {\partial t}}\left| {\Psi \left( t \right)} \right\rangle </math> |ref=1}}
será,<ref name=":3" />
será,<ref>{{Cite book |last=Griffiths |first=D. J. |year=2005 |title=Introduction to Quantum Mechanics |publisher=[[Pearson Education International]] |isbn=0-13-191175-9 |pages=}}</ref>
<math>\left| \Psi \left( t \right) \right\rangle =\left| 1 \right\rangle {{e}^{-i\frac{{{E}_{1}}t}{\hbar }}} </math>
</math> |ref=2}}
Los autovalores de <math>H</math> son<ref name=":4">{{Cite book |lastapellido=Cohen-Tannoudji |firstnombre=C. |last2apellido2=Diu |first2nombre2=B. |last3apellido3=Laloe |first3nombre3=F. |yearaño=2006 |titletítulo=Quantum Mechanics |pagespáginas= |publisher=[[Wiley-VCH]] |isbn=978-0-471-56952-7}}</ref>
{{Equation box 1 |equation = <math>{{E}_{\pm }}=\frac{1}{2}\left[ {{E}_{1}}+{{W}_{11}}+{{E}_{2}}+{{W}_{22}}\pm \sqrt{{{\left( {{E}_{1}}+{{W}_{11}}-{{E}_{^{2}}}-{{W}_{22}} \right)}^{2}}+4{{\left| {{W}_{12}} \right|}^{2}}} \right]
</math> |ref=3}}
Dado que <math>H</math> es una matriz hermítica, se puede escribir como<ref name=":1">{{Cite web |lastapellido=Gupta |firstnombre=S. |datefecha=13 August 2013 |titletítulo=The mathematics of 2-state systems |url=http://theory.tifr.res.in/~sgupta/courses/qm2013/hand4.pdf |work=Quantum Mechanics I |publisher=[[Tata Institute of Fundamental Research]] |accessdate=2016-12-08 }}</ref>
<math>
==== Caso general: mezcla y desintegración ====
Si las partículas pueden desintegrarse, el hamiltoniano que describe la oscilación no es hermítico.<ref name=":2">{{Cite web |lastapellido=Dighe |firstnombre=A. |datefecha=26 July 2011 |titletítulo=B physics and CP violation: An introduction |url=http://theory.tifr.res.in/~amol/talks/B-notes.pdf |publisher=[[Tata Institute of Fundamental Research]] |accessdate=2016-08-12}}</ref> Cualquier matriz se puede escribir como la suma de sus partes hermítica y antihermítica, por lo que <math>H</math> es
<math>H=M-\frac{i}{2}\Gamma =\left( \begin{matrix}
<math>{{\Theta }^{-1}}M\Theta=M</math> y <math>{{\Theta }^{-1}}\Gamma \Theta =\Gamma</math>
<math>\Theta</math> es un [[operador antiunitario]]<ref>{{Cite book |lastapellido=Sakurai |firstnombre=J. J. |last2apellido2=Napolitano |first2nombre2=J. J. |yearaño=2010 |titletítulo=Modern Quantum Mechanics |pagespáginas= |edition=Second |publisher=[[Addison-Wesley]] |isbn=978-0-805-38291-4}}</ref> que satisface la relación
<math>{{\Theta }^{\dagger }}\Theta =I</math>
\end{matrix} \right)</math>.
En el caso de los neutrinos, los estados más familiares {{SubatomicParticle|Electron Neutrino}}–{{SubatomicParticle|Muon Neutrino}}–{{SubatomicParticle|Tau Neutrino}} son autoestados de sabor, y la matriz de mezcla se denomina [[Matriz Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata|matriz PMNS]]. En el caso de los quarks, {{SubatomicParticle|down quark}}–{{SubatomicParticle|strange quark}}–{{SubatomicParticle|bottom quark}} son autoestados de energía, y su mezcla esta descrita por la [[Matriz de Cabibbo-Kobayashi-Maskawa|matriz CKM]].<ref>{{cite book |lastname=Griffiths":3" |first=D. J. |year=2008 |title=Elementary Particles |pages=397 |edition=Second, Revised |publisher=[[Wiley-VCH]] |isbn=978-3-527-40601-2}}</ref>
La matriz de mezcla debe ser [[Matriz unitaria|unitaria]], y los términos fuera de la diagonal representan acoplamientos entre las distintas especies. Mediante una parametrización adecuada, los valores de las matrices de mezcla se pueden determinar experimentalmente.
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