FormatieWetenschap

Neutrino deeltje: definitie, eigenschappen, een beschrijving. neutrinoschommelingen - het ...

Neutrino - een elementair deeltje dat sterk lijkt op het elektron, maar het heeft geen elektrische lading. Het heeft een zeer kleine massa, die zelfs nul kan zijn. Van de massa van de neutrino afhankelijk van de snelheid. Het verschil in aankomsttijd en de deeltjesbundel 0,0006% (± 0,0012%). In 2011 werd vastgesteld tijdens het OPERA-experiment dat de snelheid hoger is dan de snelheid van het licht neutrino's, maar onafhankelijk van deze ervaring heeft niet bevestigd.

De ontwijkende deeltjes

Dit is één van de meest voorkomende deeltjes in het universum. Omdat het een wisselwerking heel weinig met de materie, is het ongelooflijk moeilijk op te sporen. Elektronen en neutrino's niet deelnemen aan de sterke kernkracht, maar ook deel te nemen aan de zwakken. Deeltjes met dergelijke eigenschappen leptonen genoemd. Naast elektron (positron en antideeltje), berekend op het toegepaste leptonen muon (200 elektronenmassa), tau (3500 elektronenmassa) en hun antideeltje. Ze heten: elektron, muon en tau neutrino's. Elk van hen heeft antimaterial component, een zogenaamde antineutrino.

Muon en tau, zoals een elektron hebben bijgaande deeltjes. Het muon en tau neutrino's. Drie typen deeltjes verschillend van elkaar. Bijvoorbeeld, wanneer muon-neutrino's interactie met de doelgroep, ze produceren altijd muonen en nooit tau of elektronen. Bij de reactie van de deeltjes, hoewel elektronen en elektronenneutrino's worden gecreëerd en vernietigd, hun som ongewijzigd. Dit feit leidt tot een scheiding leptonen in drie typen, elk bezit een lepton en bijbehorende neutrino.

Detecteren deze deeltjes vereist een zeer grote en zeer gevoelige detectoren. In de regel, met een lage energie neutrino's zal reizen voor vele lichtjaren om de interactie met de materie. Bijgevolg alle gemalen experimenten ermee vertrouwen op de meting van een kleine fractie die samenwerkt met registrars redelijke omvang. Bijvoorbeeld, in een neutrino observatorium Sudbury, die 1000 ton zware water door de detector ongeveer 1012 zonneneutrino's per seconde. En slechts 30 per dag gevonden.

Geschiedenis van de ontdekking

Wolfgang Pauli eerste postuleerde dat er deeltjes in 1930. Op dat moment, er was een probleem, want het leek erop dat de energie en impulsmoment niet in de beta verval zijn opgeslagen. Maar Pauli wees erop dat als er niet wordt uitgestoten neutrino interactie neutrale deeltje, de energiebesparing wet zal worden waargenomen. Italiaanse natuurkundige Enrico Fermi in 1934 ontwikkelde de theorie van de beta verval, en gaf haar de naam van het deeltje.

Ondanks alle voorspellingen voor 20 jaar, neutrino's kunnen niet worden experimenteel gedetecteerd als gevolg van de zwakke interactie met de materie. Omdat de deeltjes elektrisch worden geladen, zij niet werken elektromagnetische krachten, en dus hebben zij geen ionisatie van de stof veroorzaken. Bovendien reageren ze de stof alleen door zwakke interacties geringe kracht. Daarom zijn ze de meest indringende subatomaire deeltjes in staat die door een groot aantal atomen zonder enige omzetting. Slechts 1-10000000000 deze deeltjes die door het weefsel over een afstand gelijk aan de diameter van de aarde, reageert met protonen of neutronen.

Tot slot, in 1956 een groep van Amerikaanse natuurkundigen, onder leiding van Frederick Reines meldde de ontdekking van het elektron antineutrino. In experimenten antineutrino uitgestraalde kernreactor, reageren met een proton vormen neutronen en positronen. Unieke (zeldzame) energiesignaturen van deze bijproducten het bewijs van het bestaan van het deeltje.

Openen geladen leptonen muonen was het uitgangspunt voor latere identificatie van de tweede soort neutrinos - muon. De identificatie werd uitgevoerd in 1962 op basis van de resultaten van het experiment in een deeltjesversneller uitgevoerd. Hoogenergetische muonen verval neutrinos gevormd door pi-mesons en naar de detector zodat het mogelijk was om hun reactie met de stof onderzocht. Hoewel ze niet-reactief, evenals andere soorten deeltjes werd vastgesteld dat de zeldzame gevallen waarin ze reageren met protonen of neutronen, muonen, neutrino muonen, maar nooit elektronen. In 1998 werden de Amerikaanse natuurkundigen Leon Lederman, Melvin Schwartz en Dzhek Shteynberger bekroond met de Nobelprijs voor de Natuurkunde voor de identificatie van muon-neutrino's.

In het midden van de jaren 1970, de neutrino fysica kreeg een ander soort van geladen leptonen - tau. Tau-neutrino en tau-antineutrino's werden geassocieerd met deze derde geladen lepton. In 2000, natuurkundigen bij het National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi meldde de eerste experimentele bewijs van het bestaan van dit soort deeltjes.

gewicht

Alle typen neutrino's massa hebben, dat is veel minder dan die van hun partners in rekening gebracht. Bijvoorbeeld experimenten tonen aan dat de massa van het elektron-neutrino moet minder dan 0,002% van het elektron massa en de som van de massa van de drie varianten moet kleiner zijn dan 0,48 eV. De gedachte voor de vele jaren dat de massa van het deeltje nul is, hoewel er geen dwingende theoretische bewijs, waarom het op die manier zou moeten zijn. Vervolgens, in 2002, werd het Observatorium Sudbury Neutrino verkregen het eerste directe bewijs dat elektronenneutrino's door nucleaire reacties uitgezonden in de kern van de zon, zolang ze daar doorgaan, veranderen het type. Dergelijke "schommelingen" neutrino mogelijk indien een of meer van de deeltjes een geringe massa. Hun studies de interactie van kosmische straling in de atmosfeer van de aarde blijkt ook de aanwezigheid van de massa, maar verdere experimenten zijn nodig om nauwkeuriger te definiëren.

bronnen

Natuurlijke bronnen neutrino - een radioactieve verval van de elementen in de aarde, dat wordt uitgezonden op een grote stroom van lage energie-elektron antineutrino. Supernova met voordeel neutrino fenomeen, aangezien deze deeltjes slechts hyperdense materiaal gevormd in een instortende ster kan doordringen; slechts een klein deel van de energie wordt omgezet in licht. Berekeningen tonen aan dat ongeveer 2% van de zonne-energie - de energie neutrino's gevormd in reacties van thermonucleaire fusie. Het is waarschijnlijk dat de meeste van de donkere materie van het heelal is opgebouwd uit de neutrino's geproduceerd tijdens de Big Bang.

fysica problemen

Gebieden met betrekking tot astrofysica neutrino en diverse en snel veranderende. Actuele thema's die een groot aantal experimentele en theoretische inspanningen aan te trekken, het volgende:

  • Wat zijn de verschillende neutrino massa?
  • Hoe doen ze invloed hebben op de kosmologie, de Big Bang?
  • ze oscilleren?
  • Kan één type neutrino verandert in een ander als ze reizen door de materie en ruimte?
  • Zijn neutrino's fundamenteel verschillend van hun antideeltjes?
  • Hoe € stars instorten van een supernova te vormen?
  • Wat is de rol van neutrino's in de kosmologie?

Een van de al lang bestaande problemen van bijzonder belang is de zogenaamde zonne-neutrino probleem. Deze naam verwijst naar het feit dat tijdens verschillende aardse experimenten uitgevoerd in de afgelopen 30 jaar, voortdurend geobserveerd de deeltjes die kleiner zijn dan nodig is om de energie die de zon uitstraalt produceren. Een mogelijke oplossing is de oscillatie, dwz. E. De omzetting van elektronenneutrino's te muon of tau gedurende de reis naar de Aarde. Dus hoeveel moeilijker om lage-energie muon of tau-neutrino's te meten, zou dit soort transformatie uit te leggen waarom we niet de juiste hoeveelheid deeltjes op Aarde te zien.

Vierde Nobelprijs

Nobelprijs voor de Natuurkunde 2015 werd toegekend aan Takaaki Kaji en Arthur MacDonald voor de detectie van de neutrino massa. Dit was de vierde vergelijkbaar toekenning geassocieerd met experimentele metingen van deze deeltjes. Iemand kan geïnteresseerd in de vraag waarom zouden we de zorg zo veel over iets dat nauwelijks interactie met gewone materie zijn.

Het feit dat we deze kortstondige deeltjes kan detecteren, is een bewijs van menselijk vernuft. Aangezien de regels van de kwantummechanica, probabilistische, we weten dat, ondanks het feit dat bijna alle van de neutrino's passeren de aarde, een aantal van hen zal er mee werken. De detector kan voldoende grote afmeting wordt.

De eerste dergelijke toestel werd gebouwd in de jaren zestig, diep in een mijn in Zuid-Dakota. De schacht werd in 400.000. L reinigingsfluïdum. Gemiddeld één deeltje per dag neutrino interageert met een chlooratoom, omzetten in argon. Ongelooflijk, Raymond Davis, die verantwoordelijk is voor de detector was, bedacht een methode voor de detectie van meerdere argon atomen, en vier decennia later, in 2002, voor deze geweldige technische prestatie werd hij bekroond met de Nobelprijs.

new Astronomy

Omdat neutrino interactie zo zwak, ze kunnen grote afstanden afleggen. Ze geven ons een kijkje in de plaatsen die anders zouden we nooit hebben gezien. Neutrino's gedetecteerd Davis, gevormd als gevolg van de nucleaire reacties die in het hart van de zon plaatsvond, en waren in staat om deze ongelooflijk dichte en hot seat alleen maar omdat ze geen interactie met andere materie te verlaten. Je kan zelfs detecteren neutrino's uitgezonden vanuit het centrum van een geëxplodeerde ster op een afstand van meer dan honderdduizend lichtjaar van de Aarde.

Bovendien zijn deze deeltjes maken het mogelijk om het universum in zijn zeer kleine schaal, veel kleiner dan die waarin je ook in de Large Hadron Collider in Genève observeren, ontdekte het Higgs boson. Het is om deze reden dat het Nobelcomité heeft besloten tot toekenning van de Nobelprijs voor de ontdekking van de neutrino van een ander type.

mysterieuze tekort

Wanneer Ray Davis waargenomen zonne-neutrino's, vond hij slechts een derde van de verwachte hoeveelheid. De meeste natuurkundigen geloven dat de reden hiervoor is de gebrekkige kennis van de astrofysica van de Zon: misschien scheen ondergrond model overschat de producten die in de neutrino bedrag. Toch is voor vele jaren, zelfs na de zonne-modellen zijn verbeterd, het tekort gebleven. Natuurkundigen hebben aandacht besteed aan een andere mogelijkheid: het probleem kan worden gerelateerd aan onze perceptie van deze deeltjes. Volgens de theorie, dan heerste ze het gewicht niet. Maar sommige natuurkundigen hebben betoogd dat in feite de deeltjes hebben een oneindig kleine massa, en deze massa was de reden voor hun gebrek.

Drie-Faced deeltje

Volgens de theorie van neutrino oscillaties, in de natuur, zijn er drie verschillende soorten van hen. Als een deeltje een massa, dat als het beweegt kan van de ene soort naar de andere. Drie types - elektronen, muonen en tau - bij de interactie met het product verwerkt worden omgezet in de overeenkomstige geladen deeltje (elektron en muon tau leptonen). "Oscillation" is te wijten aan de kwantummechanica. neutrino type niet constant. Het verandert in de tijd. Neutrino's, die zijn bestaan als een e-mail begon, kan veranderen in een muon, en dan weer terug. Aldus kan een deeltje, gevormd in de kern van de zon, op weg naar de aarde periodiek omgezet in muon neutrino en vice versa. Aangezien Davis detector enkel elektron-neutrino, die kunnen leiden tot een nucleaire transmutatie van chloor in argon kan detecteren, leek het mogelijk dat de ontbrekende neutrino omgezet in andere soorten. (Het blijkt dat neutrino's oscilleren in de zon, en niet op de weg naar de Aarde).

De Canadese experiment

De enige manier om dit te testen was om een detector die werkte voor alle drie typen neutrino's te creëren. Vanaf de jaren '90 Arthur McDonald van de Queen's University in Ontario, leidde hij het team, die in een mijn in Sudbury, Ontario wordt uitgevoerd. De installatie bevat ton zwaar water, een lening verstrekt door de regering van Canada. Zwaar water is zeldzaam, maar de natuurlijk voorkomende vorm van water, waarbij het waterstofhoudende één proton vervangen door een zwaardere isotoop deuterium, die een proton en een neutron omvat. Canadese regering voorraden zwaar water, m. K. Het wordt gebruikt als koelmiddel in een kernreactor. Alle drie typen neutrino's kunnen deuterium vernietigen om protonen en neutronen, de neutronen en vervolgens geteld vormen. Detector geregistreerd ongeveer drie keer het aantal ten opzichte van Davis - precies het bedrag dat het best voorspeld de Zon modellen. Dit suggereert dat het elektron-neutrino kan oscilleren in de andere.

Japanse experiment

Rond dezelfde tijd, Takaaki Kadzita van de Universiteit van Tokio voerde een ander opmerkelijk experiment. Een detector gemonteerd in de schacht in Japan opgenomen neutrino niet uit het inwendige van de zon en de hogere luchtlagen. In proton botsingen van kosmische straling de atmosfeer gevormd douches andere deeltjes, waaronder muon neutrino. In de mijn ze worden omgezet in waterstofkernen in muonen. Detector Kadzity kon zien deeltjes komen in twee richtingen. Sommige daalde van boven, afkomstig uit de atmosfeer, terwijl anderen het verplaatsen van de bodem. Het aantal deeltjes was anders, dat sprak over hun verschillende aard - ze waren op verschillende punten in zijn oscillerende cyclus.

Revolutie in Science

Het is allemaal exotische en verrassende, maar waarom neutrinoschommelingen en de massa aan te trekken zoveel aandacht? De reden is simpel. In het standaardmodel van de elementaire deeltjesfysica, ontwikkeld in de afgelopen vijftig jaar van de twintigste eeuw, die correct beschrijft alle andere waarnemingen in versnellers en andere experimenten, de neutrino's waren massaloze te zijn. De ontdekking van neutrino massa geeft aan dat er iets ontbreekt. Het Standaard Model is niet compleet. Ontbrekende elementen nog te ontdekken - met de hulp van de Large Hadron Collider of het ander, is nog niet gecreëerde virtuele machine.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 birmiss.com. Theme powered by WordPress.