Neutrino partikula: definizioa, ezaugarriak, deskribapena. neutrino gorabeherak - it ...

Neutrino - oinarrizko partikula bat da, oso elektroiaren antzekoa da, baina ez da karga elektrikoa dauka. masa oso txikia da, eta horrek, beharbada, zero izango ditu. neutrinoaren masa abiaduraren araberakoa da. iritsiera eta partikula habe ordua aldea% 0,0006 (± 0,0012%) da. 2011an, OPERA esperimentuan abiadura neutrinoen argiaren abiadura gainditzen duen bitartean ezarri zen, baina esperientzia hau independenteak ez du baieztatu.

iheskorra partikula hauek

Hau unibertsoan partikula ohikoena bat da. oso gutxi elkarreraginean axola denez, oso zaila da antzematea da. Elektroiak eta neutrinoak ez du indartsu indar nuklearra parte hartzeko, baina berdin ahula parte hartzeko. Partikulak propietate esaterako izatea leptons deitzen dira. elektroia (positroi eta antipartikula) gain, kobratuko leptons muon (200 elektroi masa), tau (3500 elektroi masa), eta beren antipartikula aipatzen. deitzen dira: elektroia, muon eta tau neutrinoak. Horietako bakoitzak antimaterial osagai ditu, antineutrino izenekoa.

Muon eta tau, elektroi bat bezala, erantsitako partikulak dute. muon da eta tau neutrinoak. Hiru partikulak elkarrengandik desberdinak mota. Adibidez, muon neutrinoen helburuan elkarreragin, beti sortzen dute muons eta inoiz tau edo elektroiak. partikulak erreakzioa ere, nahiz eta elektroi eta elektroi neutrinoen sortu eta suntsitu egiten dira, beren batura aldatu. Izan ere, hau banatze leptons bat dakar hiru mota horietako bakoitzak edonori bat kobratuko leptons eta horrekin batera neutrino batean.

detektatzeko partikula hau derrigorrezkoa detektagailuak oso handiak eta oso sentikorra bati. Oro har, energia baxuko neutrinoen bezala egingo materia elkarrekintza argi urte askotan bidaiatzeko. Ondorioz, haiekin lurrean esperimentu guztiak zati txiki bat dagoela erregistratzaile zentzuzko tamaina elkarreraginean neurketan oinarritzen. Adibidez, neutrino behatoki bat Sudbury, 1.000 ur heavy tona daukan 1012 segundoko eguzki neutrinoen buruz detektagailu igarotzen. Eta aurki eguneko 30 bakarrik.

Aurkikuntza historia

Wolfgang Pauli lehen partikula existentzia postulatu 1930. Garai hartan, arazo bat zegoen, zirudien energia eta momentu angeluarra ez dira beta desintegrazio gordeta dagoelako. Baina Pauli adierazi bada ez ez da igorritako neutrinoak neutral partikula elkarreraginean dela, energia kontserbazio legeak aztertuko da. Italiako fisikari Enrico Fermi 1934an beta desintegrazio teoria garatu, eta eman bere partikula baten izena.

20 urte iragarpenak guztiak izan arren, neutrinoen ezin dira esperimentalean detektatu bere elkarrekintza ahula axola gabe. partikulak dira elektrikoki kargatutako delako, ez dute jarduteko indar elektromagnetikoaren, eta, beraz, ez dute substantzia ionizazio eragin. Gainera, erreakzionatu substantzia dituzten interakzio ahula indar apur bidez bakarrik. Beraz, gehien sarkorra subatomiko atomo kopuru handi bat pasatzen edozein erreakzio eragin gabe gai partikulak dira. 1 soilik 10 milioi partikula horiek urrutitik Lurraren diametroa berdina by ehunaren bidez bidaiatzen du, protoi edo neutroi erreakzionatzen.

Azkenik, 1956an, American fisikari-talde batek, Frederick Reines buru duen jakinarazi du elektroi antineutrino aurkikuntza. esperimentuak radiated erreaktore nuklearra antineutrinoak da, protoi batekin erreakzionatzen, neutroi eta positrons osatuz. Energia Bakarra (eta arraroa)-produktuak, azken honen sinadurak partikula existentzia froga izan zen.

Inaugurazio kobratuko leptons muons zen abiapuntua mota bigarren neutrinoen identifikazio ondorengo for - muon. Haien identifikazioa burutu zen 1962an partikula azeleragailu batean esperimentuaren emaitzak oinarri hartuta. Goi-energia muons desintegrazio neutrinoen pi-mesoiak osatutako eta detektagailu zuzenduta, beraz, posible izan da bere erreakzioa substantzia aztertzeko. Izan ere, ez-erreaktiboa, eta baita beste partikula mota daudela arren, aurkitutako zen hori oso gutxitan gertatzen denean erreakzionatzen protoi edo neutroi, muons, neutrinoen muons ekin zioten, baina inoiz elektroiak. 1998an, American fisikari Leon Lederman, Melvin Schwartz eta Dzhek Shteynberger Nobel Saria jaso zituzten fisikan muon-neutrinoak identifikazioa da.

1970eko erdialdean ere, neutrino fisika irabazi kobratuko leptons beste mota - tau. Tau-neutrino eta tau-antineutrinoak hirugarren kobratuko leptoi honekin lotutako ziren. 2000 urtean, Accelerator Laborategi Nazionaleko fisikariek. Enrico Fermi du partikula mota honen existentzia lehenengo froga esperimentala.

pisua

neutrinoen mota guztiek masa, hau da, bere bazkide kobratuko baino askoz gutxiago. Adibidez, esperimentuak erakusten elektroi-neutrino masa elektroi masa eta hiru barietate masa batura osoaren% 0,002 baino gutxiago 0,48 eV baino gutxiago izan behar izan behar da. Urte askotan pentsatu beren partikula masa zero da, ez zen sinesgarria froga teoriko, zergatik horrela izan behar bada ere. Gero, 2002an, Sudbury neutrino Behatokiko lehen zuzeneko frogarik elektroi neutrinoen erreakzio nuklearrak igorritako eguzkia muina, betiere pasatzen baita, aldatu bere mota lortzen da. Hala nola, "gorabeherak" neutrino bat edo gehiago partikula baten masa txiki bat posible bada. Haien ikasketak Lurraren atmosferan kosmiko izpi elkarrekintza ere adierazi masa presentzia, baina esperimentu gehiago behar dira, zehatzago definitu du.

iturri

neutrinoen iturri Natural - lurra, hau da, behe-energia elektroi-antineutrino emaria handia igortzen barruan elementu desintegrazio erradioaktiboa. Supernovae ere abantailaz neutrino fenomeno, partikula horiek baino ezin barneratzeko geroztik collapsing izar bat eratu hyperdense material; bakarra energiaren zati txiki bat dago argi bihurtu. Kalkuluak erakutsi eguzki energiaren% 2 inguru hori - eratutako energia neutrinoen du thermonuclear erreakzioak fusio. Litekeena da unibertsoaren materia iluna gehienak Big Bang sortutako neutrinoen osatzen dute.

fisika arazoak

eboluzionatzen astrofisika neutrino lotuta, eta anitza eta azkar arloak. Oraingo gai ahaleginak esperimental eta teorikoak ugari erakartzen duten, honako hau:

• Zeintzuk dira neutrino masa jakin?
• Nola cosmology eragingo dute, Big Bang?
• dute oszilatu?
• Can neutrino-mota bat beste bilakatzen materia eta espazioan zehar bidaiatzen dute gisa?
• Oraindik neutrinoen funtsean euren antipartiulak desberdinak?
• Nola izarrak kolapso supernoba bat osatzeko?
• Zer da kosmologia ere neutrinoen rola?

Adinez interes berezia arazoetako bat deiturikoak eguzki neutrino arazoa da. Izen hau, izan ere, azken 30 urteotan gauzatu lurreko hainbat esperimentu zehar, etengabe behatu partikula beharrezkoa baino txikiagoa erradiazio eguzkiak energia ekoizteko dagokio. Irtenbide posible One oszilazio da, hau. E. elektroi neutrinoen eraldaketa muon edo tau Earth bidaia zehar. Beraz, zenbat zailagoa txikiko muon edo tau neutrinoak neurtu, eraldaketa-mota honetan azalduko luke zergatik ez dugu ikusten eskuin Lurreko partikula zenbatekoa.

Laugarren Nobel Saria

Fisikako Nobel 2015 Saria Takaaki Kaji eta Arthur MacDonald esleitu zien neutrino masa detektatzeko. Hau partikula horien neurketa esperimentala lotutako laugarren antzeko saria izan zen. Norbaitek zergatik hain zerbait apenas materia arrunt elkarreragin buruz askoz zaintzeko behar dugun auzia interesa izan daiteke.

Izan ere, iragankorrak partikula horiek detektatzeko aukera izango dugu, giza adimen testamentu bat da. mekanika kuantikoa, probabilitate arauak geroztik, badakigu, hori, izan ere, ia guztiak neutrinoen hori Earth pasatzen arren, horietako batzuk izango da elkarreragin. detektagailu tamaina handiko nahikoa erregistratuta gai.

Lehen, hala nola gailu hirurogeiko hamarkadan eraiki zen, sakona South Dakota nirea batean. ardatzaren 400 mila. L garbiketa fluido bete zen. batezbesteko partikula bat neutrino On eguneroko kloro atomo elkarreraginean, bihurtzeko argon sartu. Izugarri, Raymond Davis, nor zen detektagailu arduraduna, metodo bat asmatu anitz argon-atomoak detektatzeko, eta lau hamarkada geroago, 2002an, hau ingeniaritza harrigarria balentria egiteko zuen Nobel Saria.

astronomia berrian

neutrinoen elkarreragin hain ahula delako, distantzia handiak bidaiatu ahal izango dute. gurekin ohi bat lekuak, bestela ez genuke inoiz ikusi dute sartu ematen dute. Neutrinos detektatu Davis, erreakzio nuklearretan gertatutako eguzkiaren bihotzean baten ondorioz eratu, eta eserlekua oso trinko eta bero hau, besterik gabe, ez baitute beste materia elkarreragin uzteko gai izan ziren. You lehertu zen izar baten erdian igorritako neutrinoak are detektatzen ehun mila baino gehiago argi-urtera Lurretik distantzia bat.

Horrez gain, partikula horiek egiteko bere eskala oso txikia unibertsoaren, bertan horiek Partikula azeleragailuaren Genevako begiratu ahal baino askoz txikiagoa behatu ahal izan zen, aurkitu zuen Higgs bosoia. Hori dela Nobel Komitearen saria erabaki Nobel Saria beste mota bateko neutrino aurkikuntza egiteko da.

misteriotsu eskasia

Ray Davis ikusi zutenean eguzki neutrinoen, espero kantitatea herena bakarrik aurkitu zuen. fisikari gehienek uste horren arrazoia dela Eguzkiaren astrofisika ezagutza eskasa da: agian dirdira zorupean eredu larretsita bere neutrino ekoiztu zenbatekoa. Hala ere, urte askotan, eguzki-eredu ondoren ere hobetu, defizita mantendu. Fisikariek ordaindu arreta beste aukera honetara: arazoa gure partikula horiek pertzepzioa lotuta egon daiteke. teoriaren arabera, ondoren nagusitu ez zuten pisua dute. Baina fisikari batzuek argudiatu dute, hain zuzen ere partikula infinitesimala masa dute, eta masa hau beren eza arrazoia izan zen.

Hiru-aurrean partikula

neutrino gorabeherak teoriaren arabera, naturan, hiru horietako mota desberdinak daude. partikula baten masa bat badu, dela mugitzen beste mota batetik pasatzen daiteke. Hiru mota - elektroiak, muons eta tau - substantzia elkarreragina izango du dagokion kargatutako partikula (elektroi eta muon tau leptons) bihur daiteke. "Oszilazioak" da mekanika kuantikoaren ondorioz. neutrino-mota ez da konstante. aldatzen denboran zehar ere. Neutrinos, eta horrek bere existentzia e-mail bat bezala hasi zen, ezin muon batean bizkarra, eta gero. Hala, partikula bat, eguzkia muina eratu, Lurraren bidean aldiro muon neutrinoen eta alderantziz bihurtu ahal izango dira. Geroztik Davis detektagailu elektroi-neutrinoak bakarra, eta hori ezin argon kloro eraldaketa nuklear bat ekar detektatu ahal izan, posible zirudien falta neutrino duten beste mota bihurtu. (Bihurtzen da neutrinoak hori oszilatu Sun barruan, eta ez Lurraren bidean).

Kanadako esperimentua

Hori probatzeko modu bakarra zela hiru neutrinoen mota guztietako aritu detektagailu bat sortzeko. 90eko hamarkadan Arthur McDonald Queen Unibertsitatea Ontario of hasita, taldean, horrek egiten da Sudbury, Ontario mina bat ekarri zuen. Instalazio ur heavy tona dauka, mailegu bat eskaini Kanadako Gobernuak. Heavy ur arraroa da, baina modu naturalean gertatzen uraren forma, zeinetan protoi dituen hidrogenoa ordez bere isotopo astunagoak terio, protoi batek eta neutroi batek osatzen dute. Kanadako Gobernuak ur astuna stockpiled, m. Erreaktore nuklear batean hozgarri gisa erabiltzen da K. ditu. Hiru neutrinoen mota guztiak terio suntsitu egin dezakegu protoi eta neutroi, neutroi eta gero zenbatuko osatzeko. Detector hiru aldiz buruz kopuruaren erregistratuta aldean Davis - mehatz zenbatekoa onenak iragarri Sun ereduak. Horrek iradokitzen du elektroi-neutrinoak bere beste mota ere oszilatu dezake.

Japoniako esperimentua

Aldi berean, inguruan, Tokio Unibertsitatean Takaaki Kadzita beste nabarmenak esperimentu zuzendaritzapean. Japonian ardatz muntatuta detektagailu batek grabatutako neutrinoak ez datozen eguzkia barnealdean, eta goiko atmosfera from. Protoi giro batera izpi kosmikoen talkak sortzen dira beste partikula, muon neutrinoen barne dutxak. meatzean hidrogenoa nukleo bihurtu dira muons ere. Detector Kadzity partikulak bi norabideetan datozen ikusi daiteke. Batzuk goitik jaitsi zen, giroa datozen, beste batzuk behetik mugitzen den bitartean. partikula kopurua ez zen, euren izaera desberdinei buruz hitz egin zuen - izan ziren bere oscillatory zikloan puntu ezberdinetan dute.

Zientzia iraultza

Da exotiko eta harrigarria, baina zergatik neutrino gorabehera guztiak eta masa erakartzeko hainbeste arreta? Arrazoia sinplea da. oinarrizko partikula fisika eredu estandarra, azken berrogeita hamar urte XX mendean, eta horrek behar bezala beste bizkortzailea eta bestelako esperimentuak behaketak guztia deskribatzen zehar garatu ere, neutrinoen ziren massless izan. neutrino masa aurkikuntza dela adierazten duen zerbait falta da. Standard eredua ez da osoa. oraindik aurkitu behar elementu falta - Partikula azeleragailuaren edo bestearen laguntzarekin, ez da oraindik sortu makina birtuala.