Neutrino hissəcik: müəyyən, xassələri, təsviri. neutrino rəqslərin - Bu ...

Neutrino - elektron çox oxşardır, lakin o, heç bir elektrik ittiham olan bir ibtidai hissəcik. Hətta sıfır ola bilər bir çox kiçik kütləvi var. Neutrino kütləvi From sürəti asılıdır. gəlişi və hissəcik şüa vaxt fərqi 0,0006% (± 0,0012%) təşkil edir. 2011-ci ildə bu sürət işıq neytron sürəti artıq OPERA sınaq zamanı yaradılıb, lakin bu təcrübə müstəqil təsdiq etməyib.

tutulmaz hissəcik

Bu kainatın ən ümumi hissəciklər biridir. Bu məsələ ilə çox az qarşılıqlı olduğundan, aşkar etmək olduqca çətindir. Elektronlar və neutrinos güclü nüvə qüvvəsi iştirak, lakin eyni dərəcədə zəif iştirak etmir. belə xassələri olan Particles Leptons deyilir. elektron (Pozitron və əksi) ilə yanaşı, ittiham Leptons müonların (200 elektron kütləvi), Tau (3500 elektron kütləvi) və onların əksi edilir. Onlar deyilir: elektron, muon və tau neutrinos. Onların hər biri bir antineutrino çağırıb antimaterial komponenti var.

Muon və tau, bir elektron kimi müşayiət hissəciklər var. Bu muon və tau neutrinos. bir-birindən fərqli hissəciklər üç növü. muon neutrinos hədəf ilə qarşılıqlı zaman Məsələn, onlar həmişə muons və heç tau və ya elektron istehsal edir. elektron və elektron neutrinos yaradılmış və məhv edilir, baxmayaraq ki, hissəciklər reaksiya olaraq, onların məbləği dəyişməz olaraq qalır. Bu fakt bir ittiham Leptons və onu müşayiət edən Neutrino malikdir hər üç növ, bir ayrılıq Leptons gətirib çıxarır.

Bu hissəcik çox böyük və yüksək həssas detektorları tələb aşkar etmək üçün. aşağı enerji neytron ilə bir qayda olaraq, məsələ ilə qarşılıqlı bir çox yüngül il üçün səfər edəcək. Nəticədə, onlara bütün torpaq təcrübələr qeydiyyatçılar ağlabatan ölçüsü ilə qarşılıqlı kiçik bir qismini ölçülməsi əsaslanır. Məsələn, neutrino rəsədxana Sudbury, ağır su 1000 ton olan saniyədə 1012 günəş neytron haqqında detector keçir. Və yalnız 30 gündə tapdı.

kəşf tarixi

enerji və bucaq məqamı beta tənəzzül saxlanılır deyil ki, görünürdü, çünki Wolfgang Pauli ilk bir problem var idi, O zaman 1930-cu ildə hissəciklər olduğunu postulated. Lakin Pauli neytral hissəcik əlaqə neutrinos orada emissiya deyilsə, diqqət çəkən enerji konservasiya hüquq müşahidə olunacaq. 1934-cü ildə İtalyan fizik Enriko Fermi beta tənəzzül nəzəriyyəsi inkişaf və onun hissəcik adını verdi.

20 ildir bütün proqnozlar baxmayaraq, neutrinos onun üçün təcrübi təsbit edilə bilməyən zəif qarşılıqlı məsələ ilə. hissəciklər elektrik ittiham Çünki, onlar buna görə də, onlar maddə ionlaşma səbəb olmayan, elektromaqnit qüvvələri hərəkət və yoxdur. Bundan əlavə, onlar yalnız zəif qarşılıqlı cüzi güc yolu maddə ilə reaksiya. Buna görə də, onlar hər hansı bir reaksiya səbəb olmadan atom bir çox keçən bilən ən nüfuz subatomic hissəciklər var. Yalnız 1 Yerin diametri bərabər məsafə parça vasitəsilə səyahət bu hissəciklərin 10 milyard, proton və ya neytron ilə verir.

Nəhayət, 1956-cı ildə Frederick Reines başçılıq etdiyi Amerika fizikaçıların bir qrup məlumat elektron antineutrino kəşf. təcrübələr bu neytronların və pozitronlar formalaşdırılması, bir proton ilə reaksiya, radiated nüvə reaktoru antineutrinos. tərəfindən məhsulları sonuncu unikal (və nadir) enerji imza hissəcik mövcudluğu sübut idi.

müonların - sonrakı ikinci növü neytron müəyyənləşdirilməsi üçün başlanğıc nöqtəsi ittiham Leptons muons edildi açılması. Onların şəxsiyyət bir hissəcik sürətləndiricisi təcrübə nəticələri əsasında 1962-ci ildə həyata keçirilmişdir. Yüksək enerji muons tənəzzül neutrinos pi-Mesons meydana gətirdiyi və bu maddə ilə reaksiya yoxlamaq mümkün idi ki, detector yönəldilmişdir. onlar qeyri-reaktiv, eləcə də hissəciklərin digər növ olmasına baxmayaraq, nadir hallarda onlar proton və ya neytronların, muons, neutrinos muons ilə reaksiya zaman aşkar, lakin elektron heç vaxt. 1998-ci ildə Amerika fiziklər Leon Lederman, Melvin Schwartz və Dzhek Shteynberger muon-neytron müəyyənləşdirilməsi üçün fizika üzrə Nobel mükafatına layiq görüldülər.

tau - ortalarında 1970-ci ildə, neutrino fizika ittiham Leptons başqa cür qazanıb. Tau-neutrino və tau-antineutrinos bu üçüncü ittiham lepton ilə bağlı idi. 2000-ci ildə Milli Accelerator Laboratoriyasında fiziklər. Enrico Fermi hissəciklər bu cür mövcudluğu ilk eksperimental sübut bildirib.

çəki

neytron Bütün növ ittiham onların tərəfdaşları ki, daha az kütləvi var. Məsələn, təcrübələr elektron-Neutrino kütləvi elektron kütləvi və üç növ kütlələri cəmindən az 0.002% 0,48 eV az olmalıdır olmalıdır göstərir. bu yol niyə heç bir çekici nəzəri dəlil var idi, baxmayaraq ki, bir çox illər üçün fikir ki hissəcik kütləvi sıfır. Sonra 2002-ci ildə, Sudbury Neutrino Rəsədxanasının elektron neutrinos kimi uzun onlar keçə kimi, onun növü dəyişdirmək, günəşin əsas nüvə reaksiyaları tərəfindən emissiya ilk birbaşa dəlil əldə etdi. hissəciklər bir və ya daha kiçik bir kütləvi mümkün belə "rəqslərin" neutrino. Onların tədqiqatlar Yer atmosferi kosmik şüaların qarşılıqlı də kütləvi iştirakı göstərir, lakin daha təcrübələr daha dəqiq müəyyən etmək tələb olunur.

mənbələri

neytron təbii mənbələri - aşağı enerji elektron-antineutrino böyük axını emissiya edilir yerin ərzində elementlərin radioaktiv tənəzzül. Supernovae bu hissəciklər yalnız bir dağılması ulduz formalaşır hyperdense maddi nüfuz edə bilər-ci ildən də faydalı fenomen, Neutrino var; yalnız enerji kiçik bir hissəsi işıq çevrilir. Hesablamalar günəş enerjisi təxminən 2% göstərmək - formalaşır enerji neutrinos thermonuclear reaksiyalar Fusion. Bu kainatın qaranlıq məsələnin ən Big Bang zamanı neytron ibarətdir bilər.

fizika problemləri

Alanları astrofizika Neutrino ilə bağlı və müxtəlif və sürətlə inkişaf edir. eksperimental və nəzəri səyləri bir çox cəlb Cari məsələlər aşağıdakılardır:

• müxtəlif neutrino kütlələri hansılardır?
• Onlar, Big Bang kosmologiya təsir edir?
• onlar yellənmək?
• onlar məsələ və məkan vasitəsilə səyahət kimi Can Neutrino bir növü başqa çevrilir?
• neutrinos, onların antiparticles əsaslı fərqlidir?
• Necə supernova yaratmaq üçün dağılması ulduzlar?
• kosmologiya neytron rolu nədir?

xüsusi maraq uzun müddətli problemlərdən biri sözdə günəş neutrino problemdir. Bu ad, son 30 il ərzində aparılmış bir neçə yer təcrübələr zamanı daim günəş radiated enerji istehsal üçün lazım olan çox hissəciklər kiçik müşahidə ki, aiddir. One mümkün həll, yəni rəqs edir. E. elektron neytron transformasiya Earth səfər zamanı muốn ya tau üçün. biz yer üzündə hissəciklər hüququ məbləği görmürəm niyə aşağı enerji muốn ya tau neutrinos nə qədər çox çətin ölçmək üçün, transformasiya bu cür izah.

Dördüncü Nobel mükafatı

Fizika 2015-ci ildə Nobel mükafatı neutrino kütləvi təsbiti üçün Takaaki Kaji və Arthur MacDonald lövhə verildi. Bu, hissəciklərin eksperimental ölçmələr ilə bağlı dördüncü oxşar mükafat idi. Biri biz ancaq adi məsələ ilə qarşılıqlı bir şey haqqında çox qayğı lazımdır sualına maraqlı ola bilər.

bu efemer hissəciklər aşkar edə bilərsiniz fakt, insan ixtiraçılıq bir dəlilidir. kvant mexanikası, ehtimal qaydaları olduğundan, biz demək olar ki, bütün neytron Earth keçir baxmayaraq ki, bəziləri ilə qarşılıqlı ki, bilirik. detector kifayət qədər böyük ölçüsü qeydiyyatdan qadirdir.

İlk belə cihaz dərin South Dakota yerləşən mədən ocağında, altmışlı tikilmişdir. mil 400 min. L təmizləmə maye dolu idi. orta bir hissəcik Neutrino gündəlik arqon daxil konvertasiya, xlor bir atom ilə qarşılıqlı. İnanılmaz, detector üçün cavabdeh idi Raymond Davis, çox arqon atomları aşkarlanması üçün bir üsul icad və dörd onilliklər sonra, 2002-ci ildə bu gözəl engineering feat o Nobel mükafatına layiq görülmüşdür.

yeni astronomiya

neutrinos belə zəif qarşılıqlı Çünki, onlar böyük məsafələr səyahət edə bilərsiniz. Onlar bizə əks halda biz gördük heç vaxt yerlərdə bir fikir verir. Neutrinos günəş qəlbində reallaşan nüvə reaksiyaları nəticəsində meydana Davis, aşkar və onlar digər məsələ ilə qarşılıqlı deyil yalnız, çünki bu olduqca sıx və isti oturacaq tərk edə idi. Siz hətta Earth çox yüz min işıq ili məsafədə bir partladı ulduz mərkəzindən yayılan neutrinos aşkar edə bilərsiniz.

Bundan əlavə, bu hissəciklər mümkün Cenevrədə Böyük Hadron Collider baxmaq bilər ki, daha çox kiçik çox kiçik kainatın müşahidə etmək, aşkar Higgs bozonun. Bu Nobel Komitəsi bir növü Neutrino kəşf üçün mükafat Nobel mükafatı qərar bu səbəbdən.

sirli çatışmazlığı

Ray Davis günəş neutrinos müşahidə zaman, o, gözlənilən miqdarı yalnız üçdə tapılmadı. Ən fiziklər Bunun səbəbi Günəş astrofizika yoxsul bilik hesab edir ki: bəlkə yeraltı model öz Neutrino istehsal miqdarı küçümsenemez shone. Buna baxmayaraq, bir çox illər üçün, günəş modellər yaxşılaşmışdır hətta sonra, kəsiri qaldı. Fiziklər başqa imkanı diqqət: problem bu hissəciklərin bizim qavrayış ilə bağlı ola bilər. nəzəriyyəyə görə, onlar çəki yox idi qalib gəldi. Lakin bəzi fiziklər əslində hissəciklər bir infinitesimal kütləvi var ki, iddia etdi ki, bu kütləvi onların olmaması səbəbi idi.

Üç qarşılaşan hissəcik

neutrino rəqslərinin nəzəriyyəsinə görə, təbiətdə, onların üç müxtəlif növləri var. bir hissəcik kütləvi Əgər hərəkət kimi, bir növü keçə bilər. Üç növ - elektronların muons və tau - maddə ilə qarşılıqlı müvafiq ittiham hissəcik (elektron və muon tau Leptons) çevrilə bilər. "Oscillation" kvant mexanikası ilə bağlıdır. neutrino növü daimi deyil. Bu vaxt ərzində dəyişir. Bir e-mail kimi fəaliyyət göstərməyə başlamışdı Neutrinos, geri sonra bir müonların çevrilə bilər, və. Belə ki, Earth yolda, günəş əsas formalaşmış bir hissəcik, vaxtaşırı muon neytron və əksinə çevrilə bilər. Davis detector arqon olan xlor nüvə transmutation gətirib çıxara bilər yalnız elektron-neutrinos aşkar bilər-ci ildən, bu itkin neutrino digər növ çevrilmişdir ki, mümkün görünürdü. (Bu neutrinos Günəş daxili deyil, Earth yolda yellənmək çıxır ki,).

Canadian təcrübə

Bu test üçün yeganə yol neytron üç növ işləmiş bir detector yaratmaq idi. Ontario Kraliçanın Universiteti 90 Arthur McDonald başlayaraq, o Sudbury, Ontario mədən ocağında həyata keçirilir komanda çıxardı. Installation Kanada hökuməti tərəfindən kredit təmin ağır su ton edir. Heavy su nadir, lakin bir proton olan hidrogen bir proton və neytron ibarətdir onun ağır izotop Deuterium ilə əvəz çıxdığı su təbii baş verən forması. Kanada hökuməti, m ağır su ehtiyatı. K. Bu nüvə reaktorunun bir Soğutucu kimi istifadə olunur. neytron hər üç növ proton və neytronların, sayılır sonra neytronların və yaratmaq üçün deyteri məhv edə bilər. Detector Davis ilə müqayisədə üç dəfə sayı qeydiyyatdan - yaxşı Sun modelləri proqnozlaşdırılır dəqiq məbləği. Bu elektron-neutrinos digər növ yellənmək bilər ki.

Yapon təcrübə

Eyni zamanda ətrafı, Tokio Universitetinin Takaaki Kadzita başqa əlamətdar eksperiment aparmışdır. Yaponiyada mil monte A detector neutrinos günəş daxili deyil gələn və yuxarı atmosfer qeyd edildi. atmosfer ilə kosmik şüaların proton toqquşma muon neytron, o cümlədən digər hissəciklərin duş formalaşır. mina onlar muons hidrogen nuclei çevrilir. Detector Kadzity hissəciklər iki istiqamətdə gələn oldu. digərləri dibindən hərəkət isə bəzi atmosfer gələn yuxarıdan düşdü. hissəciklər sayı onların müxtəlif təbiəti haqqında danışıb ki, müxtəlif idi - onlar oscillatory dövrü fərqli nöqtələrində olub.

Elm Revolution

Bu, bütün ekzotik və təəccüblü, amma niyə neutrino rəqslərin və kütləvi qədər diqqət cəlb var? Səbəbi sadədir. Düzgün sürətləndiriciləri və digər təcrübələr bütün digər müşahidələr təsvir XX əsrin son əlli il ərzində inkişaf etmiş ibtidai zərrəciklər fizikası standart model olaraq, neutrinos kütləsi olmaq idi. neutrino kütləvi kəşf bir şey əskik olduğunu göstərir. Standard Model tam deyil. hələ aşkar elementləri itkin - Böyük Hadron Collider və ya digər köməyi ilə, hələ virtual maşın yaratmayıb.