Radiative charged lepton production by neutrinos

Summary

We have calculated the cross-section for production of high-energy photons from the reaction ν₁+n→ l^-+γ+p. We first calculate for point weak interactions and then include the structure effects of the strong interactions on the form factors in two different ways: first by simply multiplying the point amplitude by an appropriate form factor and then by making a model of the form factors and attributing them to meson exchanges. The results for the ratio of the radiative to the « elastic » cross-section are relatively insensitive to the different approximations. Numerical results are given for photon spectra and integrated cross-sections in the case of incident ν_μ. The cross-section for production of a photon with energy greater than 100 MeV is about 1.5% of the elastic cross-section when averaged over the CERN neutrino spectrum, and about 0.4% for photons with energy greater than 500 MeV.

Riassunto

Abbiamo calcolato la sezione d’urto per la produzione di fotoni di alta energia nella reazione ν₁+n→ l_-+γ+p. Eseguiamo prima i calcoli per interazioni deboli puntiformi e poi incltidiamo gli effetti di struttura delle interazioni forti sui fattori di forma in due maniere diverse : prima moltiplicando la ampiezza puntiforme per un opportuno fattore di forma e poi costruendo un modello dei fattori di forma ed attribuendoli a scambi di mesoni. I risultati riguardanti il rapporto fra le sezioni d’urto radiativa ed « elastica » sono relativamente insensibili alle diverse approssimazioni. Si dànno risultati numerici per gli spettri dei fotoni e sezioni d’urto integrate nel caso che il neutrino incidente sia un ν_μ. La sezione d’urto per la produzione di un fotone con energia maggiore di 100 MeV è circa 1.5% della sezione d’urto elastico se si fa una media sullo spettro di neutrini del CERN, e circa il 0.4% per fotoni con energia maggiore di 500 MeV.