Նեյտրինո մասնիկը: սահմանումը, հատկությունները, նկարագրությունը: նեյտրինո oscillations - այն ...

Նեյտրինո - էլեմենտար մասնիկների, որ շատ նման է էլեկտրոնի, սակայն այն չունի էլեկտրական լիցք: Այն ունի շատ փոքր զանգված, որը կարող է նույնիսկ լինել զրոյական: - Ից զանգվածի նեյտրինո կախված արագությամբ: Տարբերությունն այն ժամանակին ժամանման եւ մասնիկների փնջի 0.0006% (± 0.0012%): 2011 թ., Այն հիմնադրվել ժամանակ օպերայի Փորձի որ արագություն գերազանցում է լույսի արագությունը նեյտրինոների, սակայն անկախ այդ փորձի չի հաստատվել:

Խուսափողական մասնիկը

Սա մեկն է ամենատարածված մասնիկների տիեզերքի. Քանի որ դա փոխազդում շատ քիչ հարցում, դա աներեւակայելի դժվար է հայտնաբերել: Էլեկտրոնները եւ նեյտրինոները չեն մասնակցելու ուժեղ միջուկային ուժի, բայց հավասարապես մասնակցում են թույլ. Մասնիկները ունեցող այնպիսի հատկություններ, որոնք կոչվում են լեպտոններ: Ի լրումն էլեկտրոն (Positron եւ հակամասնիկ), անդրադարձել է գանձվում լեպտոններ մյուոնի (200 էլեկտրոն զանգվածային), tau (3500 էլեկտրոն զանգվածային), եւ դրանց հակամասնիկ: Նրանք կոչվում են: էլեկտրոնների, մյուոնային եւ TAU նեյտրինոները: Նրանցից յուրաքանչյուրը ունի antimaterial բաղադրիչը, որը կոչվում է antineutrino:

Մյուոնային եւ Tau, նման է էլեկտրոնի, ունեն ուղեկցող մասնիկներ. Այն մյուոնային եւ տաու նեյտրինոները: Երեք տեսակի մասնիկների տարբեր են միմյանցից: Օրինակ, երբ մյուոնային նեյտրինոների փոխազդում է թիրախ, նրանք միշտ արտադրել մյուոնների եւ երբեք tau կամ էլեկտրոնները: Ռեակցիայի մասնիկների, չնայած էլեկտրոնները եւ էլեկտրոնային neutrinos են ստեղծվում եւ ոչնչացվել, դրանց գումարը մնում է անփոփոխ: Այս փաստը հանգեցնում է բաժանում լեպտոններ են երեք տեսակի, որոնցից յուրաքանչյուրը ունի լիցքավորված լեպտոններ եւ նրան ուղեկցող նեյտրինո:

Է հայտնաբերել այս մասնիկը պահանջվում է շատ մեծ եւ բարձր զգայուն դետեկտորները. Որպես կանոն, ցածր էներգիայի նեյտրինոների կմեկնեն երկար լուսային տարի է փոխազդեցության հետ հարցում: Հետեւաբար, բոլոր վերգետնյա փորձարկումները նրանց հետ ապավինել չափման մի փոքր մասն է, որ փոխազդում հետ արձանագրման ողջամիտ չափի. Օրինակ, մի նեյտրինո աստղադիտարանում Sudbury, որը պարունակում է 1000 տոննա ծանր ջրի անցնում դետեկտորի մասին 1012 արեւային նեյտրինոների մեկ վայրկյանում: Եւ գտել է միայն 30 մեկ օրում.

Պատմությունը հայտնաբերելու

Վոլֆգանգ Պաուլին առաջին postulated գոյությունը մասնիկների 1930 Այդ ժամանակ, կար մի խնդիր, քանի որ թվում էր, որ էներգետիկ եւ անկյունային մոմենտը չեն պահվում են բետա քայքայման: Բայց Պաուլին նշել է, որ եթե չկա արտանետվել նեյտրինոն շփվել չեզոք մասնիկ, որ էներգիան կոնսերվացման օրենքը կնկատվի: Իտալիայի ֆիզիկոս Էնրիկո Ֆերմիի 1934 թ. Մշակել է տեսությունը բետա քայքայման, եւ տվեց նրան անունը մասնիկի:

Չնայած բոլոր կանխատեսումների 20 տարի, նեյտրինոները չի կարող հայտնաբերվում փորձնականորեն շնորհիվ իր թույլ փոխազդեցության հետ հարցում: Քանի որ մասնիկներն են էլեկտրականապես լիցքավորված, նրանք չեն գործել էլեկտրամագնիսական ուժերի, եւ, հետեւաբար, նրանք չեն առաջացնում իոնացման ըստ էության: Բացի այդ, նրանք արձագանքել են նյութի է միայն թույլ կողմերը փոխազդեցությունների փոքր ուժի. Հետեւաբար, նրանք առավել թափանցող subatomic մասնիկների, որոնք ընդունակ են անցնում մի հսկայական շարք ատոմների առանց պատճառելով որեւէ արձագանք. Միայն 1-ից 10 մլրդ այդ մասնիկների ճանապարհորդող միջոցով գործվածքների կողմից հեռավորության հավասար տրամագծով Երկրի արձագանքում պրոտոնների կամ նեյտրոնային:

Ի վերջո, 1956 թ. Մի խումբ ամերիկյան ֆիզիկոսների, որը ղեկավարում է Ֆրեդերիկ Reines հաղորդում է հայտնաբերել էլեկտրոն antineutrino: Փորձերի դա antineutrinos radiated միջուկային ռեակտոր, արձագանքում պրոտոնը, ձեւավորման եւ նեյտրոնների պոզիտրոններ: Եզակի (եւ հազվագյուտ) էներգետիկ ստորագրությունները վերջինս արտադրանքի էր ապացույցն գոյության մասնիկի:

Բացելով լիցքավորված լեպտոններ մյուոններ էր ելակետ համար հետագա նույնականացման երկրորդ տիպի նեյտրինոների - մյուոնի: Նրանց նույնականացման իրականացվում էր 1962-ին հիման վրա արդյունքների Փորձի մի մասնիկի արագացուցչի. Բարձր էներգետիկ մյուոնները քայքայումից նեյտրինոները ձեւավորվում է ՔԿՀ-մեզոնների եւ ուղղված է դետեկտորի այնպես, որ այն հնարավոր է եղել ուսումնասիրել նրանց ռեակցիան հետ նյութի: Չնայած այն հանգամանքին, որ նրանք ոչ ռեակտիվ, ինչպես նաեւ այլ տեսակի մասնիկների, այն էր, որ հազվադեպ դեպքերում, երբ նրանք արձագանքել պրոտոնների կամ նեյտրոնների, մյուոնների, նեյտրինոների մյուոնների, բայց երբեք էլեկտրոնների: 1998 թ.-ին, ամերիկյան ֆիզիկոսները Լեոն Լեդերմանը, Melvin Schwartz եւ dzhek Shteynberger արժանացան Նոբելյան մրցանակի ֆիզիկայի համար նույնականացման մյուոնային-նեյտրինոների:

Ի 1970-ականների կեսերից, որ նեյտրինո ֆիզիկայի ձեռք բերել մեկ այլ տեսակի լիցքավորված լեպտոններ - tau. Tau-նեյտրինո եւ tau-antineutrinos կապված էին այս երրորդ գանձվում lepton: 2000 թ.-ին, ֆիզիկոսներ ին Ազգային արագացուցչի լաբորատորիայի. Էնրիկո Ֆերմիի հաղորդում է առաջին փորձնական ապացույց գոյության այս տեսակի մասնիկների.

քաշ

Բոլոր տեսակի նեյտրինոների ունեն զանգված, որը շատ ավելի քիչ է, քան իրենց գործընկերների գանձվող. Օրինակ, փորձեր ցույց տալ, որ այդ զանգվածը էլեկտրոն-նեյտրինո պետք է լինի ոչ պակաս, քան 0.002% - ը էլեկտրոն զանգվածի եւ գումարի զանգվածների երեք սորտերի պետք է լինի ոչ պակաս, քան 0.48 էՎ: Այն միտքը, երկար տարիներ է, որ զանգվածը մասնիկի զրո է, թեեւ չկար ազդեցիկ տեսական մի ապացույց, թե ինչու դա պետք է լինի, որ ճանապարհը. Ապա, 2002 թ., Իսկ Sudbury Նեյտրինո աստղադիտարանը ձեռք է բերվել առաջին ուղղակի ապացույց է, որ էլեկտրոն նեյտրինոները արտանետվել միջուկային ռեակցիաների հիմքում արեւի, քանի դեռ նրանք անցնում, փոխել է իր տեսակի. Այդպիսի «oscillations» նեյտրինո հնարավոր է, եթե մեկ կամ ավելի մասնիկների ունեն մի փոքր զանգված: Նրանց ուսումնասիրությունները փոխազդեցության տիեզերական ճառագայթների Երկրի մթնոլորտի նաեւ ցույց են տալիս ներկայությունը զանգվածի, բայց հետագա փորձարկումները անհրաժեշտ են ավելի ճշգրիտ սահմանել այն.

աղբյուրները

Բնական աղբյուրները նեյտրինոների - ը ռադիոակտիվ քայքայվել տարրերի շրջանակներում երկրի վրա, որը արտանետվել է մի մեծ հոսքի ցածր էներգետիկ էլեկտրոն-antineutrino. Գերնոր են նաեւ շահեկանորեն նեյտրինո երեւույթ է, քանի որ այդ մասնիկները կարող են միայն թափանցել hyperdense նյութ ձեւավորված է փլուզվող աստղի. միայն մի փոքր մասն է էներգիայի փոխարկվում է լույսի: Հաշվարկները ցույց են տալիս, որ մոտ 2% -ը արեւային էներգիայի - էներգետիկ նեյտրինոն ձեւավորված արձագանքների ջերմամիջուկային fusion. Հավանական է, որ մեծ մասը մութ հարցում տիեզերքի կազմել է նեյտրինոների արտադրված ընթացքում Մեծ պայթյունից.

ֆիզիկա խնդիրները

Տարածքները հետ կապված նեյտրինո աստղաֆիզիկա, եւ բազմազան եւ արագորեն զարգանում. Ընթացիկ հարցերը, որոնք ներգրավում են մեծ թվով փորձարարական եւ տեսական ջանքերի, հետեւյալը.

• Որոնք են տարբեր նեյտրինո զանգվածները:
• Ինչպես են նրանք ազդում աստղաֆիզիկայի, որ Մեծ պայթյունից.
• նրանք տատանվել:
• Կարելի տեսակ նեյտրինո վերածվում է մեկ այլ, քանի որ նրանք ճանապարհորդում միջոցով հարցի եւ տարածության.
• Են նեյտրինոները սկզբունքորեն տարբերվում են իրենց antiparticles.
• Ինչպես են աստղերը փլուզման ձեւավորել գերնոր.
• Որն է դերը նեյտրինոների Տիեզերագիտության.

Մեկը վաղեմի խնդիրների մասին Առանձնահատուկ հետաքրքրություն է այսպես կոչված արեւային նեյտրինո խնդիր է: Այս անունը վերաբերում է այն փաստին, որ մի քանի ցամաքային անցկացված փորձերի վերջին 30 տարիների ընթացքում, շարունակաբար դիտարկվող մասնիկների փոքր է, քան անհրաժեշտ է արտադրել էներգիա ճառագող է արեւի. Մեկը հնարավոր լուծումը տատանում, այսինքն E. փոխակերպումը էլեկտրոնային նեյտրինոների է մյուոնային կամ տաու ուղեւորության ընթացքում երկրի վրա: Այնպես որ, որքան ավելի դժվար է չափել ցածր էներգետիկ մյուոնային կամ tau նեյտրինոն, նման վերափոխման չէր բացատրել, թե ինչու մենք չենք տեսնում, ճիշտ քանակությամբ մասնիկների Երկրի վրա.

Չորրորդ Նոբելյան մրցանակի

Նոբելյան մրցանակի ֆիզիկայում 2015 թ-ին արժանացել է Takaaki Kaji եւ Արթուր MacDonald համար հայտնաբերման նեյտրինո զանգվածի. Սա էր չորրորդ նմանատիպ մրցանակն կապված փորձարարական չափումների այդ մասնիկների. Ինչ-որ մեկը կարող է լինել հետաքրքրում է այն հարցին, թե ինչու մենք պետք է մտածում, այնքան բանի մասին, որ հազիվ ներգործում սովորական հարցում:

Այն փաստը, որ մենք կարող ենք հայտնաբերել այդ ցնորական մասնիկներ, վկայում է մարդու սրամտություն. Քանի որ կանոնների քվանտային մեխանիկայի, probabilistic, մենք գիտենք, որ, չնայած այն հանգամանքին, որ գրեթե բոլոր նեյտրինոների անցնում է Երկրի, ոմանք համագործակցել նրա հետ: Դետեկտորի ի վիճակի է բավականաչափ խոշոր չափի գրանցվել է:

Առաջին նման սարքը կառուցվել է sixties, խորը ականի Հարավային Դակոտայում: Լիսեռ լցվեց 400 հազար: L մաքրման հեղուկ. Միջինը մեկ մասնիկի նեյտրինո օրական փոխազդում ատոմի քլորի, վերծանել այն argon. Անհավանական է, Raymond Դեւիսը, ով պատասխանատու էր դետեկտորի, հորինել է մի մեթոդ հայտնաբերման բազմաթիվ argon ատոմների, եւ չորս տասնամյակ անց, 2002 թ., Այս զարմանալի ինժեներական feat նա արժանացել է Նոբելյան մրցանակի:

նոր աստղագիտություն

Քանի որ նեյտրինոները փոխազդել, որպեսզի թույլ, նրանք կարող են ճանապարհորդել մեծ հեռավորությունների. Նրանք մեզ մի շող մեջ վայրերում, որ հակառակ դեպքում մենք երբեք տեսել: Neutrinos հայտնաբերվում Դեւիսին, արդյունքում ձեւավորված միջուկային ռեակցիաների, որոնք տեղի են ունեցել սրտում արեւի, եւ կարողացան դուրս գալ այս աներեւակայելի խիտ եւ տաք աթոռին միայն այն պատճառով, որ նրանք չեն շփվել այլ հարցում: Դուք կարող եք նույնիսկ հայտնաբերել նեյտրինոն արտանետվել է կենտրոնում պայթել աստղի հեռավորության վրա ավելի քան հարյուր հազար լուսային տարի հեռավորության վրա.

Բացի այդ, այդ մասնիկները դարձնել այն հնարավոր է դիտարկել տիեզերքը իր շատ փոքր մասշտաբով, շատ փոքր է, քան նրանք, որոնք կարող եք նայել մեջ մեծ Hadron Collider Ժնեւում, հայտնաբերել Հիգսի բոզոնը: Այն է, այդ պատճառով է, որ Նոբելյան հանձնաժողովը որոշել է շնորհել Նոբելյան մրցանակի համար հայտնաբերելու նեյտրինո մեկ այլ տեսակի:

խորհրդավոր պակաս

Երբ Ray Դեւիսը նկատել է արեւային նեյտրինոն, նա գտավ միայն մեկ երրորդը ակնկալվող քանակի: Շատ ֆիզիկոսներ կարծում են, որ պատճառն այն է, որ աղքատ գիտելիքները աստղաֆիզիկայի արեւի թերեւս փայլեց ենթահող մոդելը գերագնահատել այն գումարը, արտադրված է իր նեյտրինո. Այնուամենայնիվ, երկար տարիներ, նույնիսկ այն բանից հետո արեւային մոդելները բարելավվել է, իսկ պակասուրդը մնացել: Ֆիզիկոսները ուշադրություն է այլ հնարավորության: խնդիրը կարող է կապված լինել մեր ընկալման այդ մասնիկների. Ըստ տեսության, ապա հաղթանակեց նրանք չեն ունենա քաշը: Սակայն որոշ ֆիզիկոսներ պնդում են, որ, ըստ էության, մասնիկներ ունենա անսահմանորեն զանգված, եւ սա զանգվածային էր պատճառը նրանց բացակայության:

Երեք-faced մասնիկը

Ըստ տեսության neutrino oscillations, բնության մեջ, կան երեք տարբեր տեսակի նրանց: Եթե մասնիկը ունի զանգված, որ քանի որ այն շարժվում այն կարող է անցնել մեկ տեսակի մյուսը: Երեք տեսակի `էլեկտրոններ, մյուոններ եւ Tau - ի փոխազդեցության հետ նյութի կարող է ձեւափոխվել համապատասխան լիցքավորված մասնիկի (էլեկտրոնային եւ մյուոնային TAU լեպտոններ): «Տատանում» պայմանավորված է քվանտային մեխանիկայի. նեյտրինո տեսակը չէ անընդհատ. Այն փոխում ժամանակի ընթացքում. Neutrinos, որը սկսել է իր գոյությունը, որպես էլեկտրոնային փոստով, կարող է վերածվել մյուոնի, իսկ հետո ետ. Այսպիսով, մի մասնիկ է, ձեւավորվել է հիմքում արեւի, ճանապարհին դեպի Երկրի կարող է պարբերաբար փոխակերպվել մյուոնային նեյտրինոների եւ հակառակը: Քանի որ Դեւիսը դետեկտոր կարող է հայտնաբերել միայն էլեկտրոն-նեյտրինոն, որը կարող է հանգեցնել միջուկային վերածում քլորի ի Argon, որ թվում էր, հնարավոր է, որ բացակայում է նեյտրինո վերածվել այլ տեսակների: (Ստացվում է, որ neutrinos տատանվել ներսում արեւի, եւ ոչ թե ճանապարհին Երկրի):

The Canadian գիտափորձ

Միակ ճանապարհն է փորձարկել սա էր ստեղծել մի դետեկտորին որը աշխատում է բոլոր երեք տեսակի նեյտրինոների: Սկսած 90-ական թվականներից, Արթուր Մակդոնալդ թագուհու համալսարանի Ontario, նա առաջնորդվում է այն թիմը, որը իրականացվում է հանքի Sudbury, Ontario. Տեղադրում պարունակում տոննա ծանր ջուր, տրամադրել է ՀՀ կառավարության կողմից Կանադայի. Ծանր ջուր է հազվադեպ, բայց, բնականաբար, տեղի ձեւը ջրի, որի ջրածնի պարունակող մեկ պրոտոնը փոխարինվում է իր ծանր իզոտոպների դեյտերիումի, որը ներառում է մի պրոտոնը եւ նեյտրոնային. Կանադայի կառավարությունը stockpiled ծանր ջուր, մ. Կ. Այն օգտագործվում է որպես coolant է միջուկային ռեակտորի. Բոլոր երեք տեսակի նեյտրինոների կարող է ոչնչացնել դեյտերիումի ձեւավորել պրոտոններ եւ նեյտրոններ, նեյտրոնների եւ ապա հաշվել. Հայտնաբերիչ գրանցվել է մոտ երեք անգամ թիվը համեմատ Դեւիսի ճիշտ այն գումարը, որը լավագույնս կանխատեսվող արեւի տակ մոդելներ. Սա ենթադրում է, որ էլեկտրոնային-նեյտրինոները կարող տատանվել է իր մյուս տեսակների.

Ճապոնական գիտափորձ

Միեւնույն ժամանակ, Takaaki Kadzita է Տոկիոյի համալսարանի կատարել է այլ ուշագրավ փորձ. A դետեկտոր տեղադրված է լիսեռ Ճապոնիայում արձանագրվել նեյտրինոները գալիս ոչ թե ներքին գործերի արեւի, եւ վերին մթնոլորտում: Ի պրոտոնների բախումների տիեզերական ճառագայթների հետ մթնոլորտում ձեւավորվում են ցնցուղներ այլ մասնիկների, այդ թվում մյուոնային նեյտրինոների: Հանքի նրանք դարձի են ջրածնի միջուկների է մյուոնների. Հայտնաբերիչ Kadzity կարող է տեսնել մասնիկները գալիս է երկու ուղղություններով. Ինկան վերեւից եկող մթնոլորտում, իսկ մյուսները, որոնք շարժվում են ներքեւում. Թիվն մասնիկների տարբերվում էր, որ խոսեց իրենց տարբեր բնույթի էին տարբեր կետերում իր oscillatory ցիկլի.

Հեղափոխություն գիտության

Դա բոլոր էկզոտիկ եւ զարմանալի, բայց ինչու նեյտրինո oscillations եւ զանգվածային գրավելու այդքան ուշադրություն. Պատճառն այն է, պարզ է: Ի ստանդարտ մոդելի տարրական մասնիկների ֆիզիկայի, մշակված վերջին հիսուն տարիների ընթացքում քսաներորդ դարի, որը ճիշտ նկարագրում է բոլոր մյուս դիտարկումները արագացուցիչների եւ այլ փորձերի, որ նեյտրինոները էին լինել ֆոտոնը զանգված չունեցող մասնիկ: Հայտնաբերելու նեյտրինո զանգվածի ցույց է տալիս, որ ինչ-որ բան է պակասում. Ստանդարտ մոդելը ամբողջական չէ: Բացակայում է տարրեր դեռ պետք է բացահայտված, - օգնությամբ մեծ Hadron Collider կամ այլ, դեռ չի ստեղծվել վիրտուալ մեքենա.