Ҳиссачаи neutrino: муайян, хосияти, тавсифи. oscillations neutrino - он ...

Neutrino - як зарра ибтидоӣ ин аст, ки хеле монанд ба электрон, балки он дорад, пардохти барқ. Он дорои омма хеле хурд, ки ҳатто метавонад ба сифр бошад. Аз оммавии neutrino вобаста ба суръати. Тафовут дар вақти ташрифи ва чӯберо ҳиссачаи ба 0,0006% (± 0,0012%) мебошад. Дар соли 2011, он дар давоми озмоиш Opera, ки суръати зиёд суръати neutrinos сабук таъсис дода шуд, вале новобаста аз ин таҷриба кардааст, тасдиқ нашудааст.

Ба зарра дастгирнашаванда

Ин яке аз зарраҳои бештар маъмул дар олам аст. Аз он interacts хеле кам бо ин масъала, он бениҳоят мушкил барои ошкор аст. Электрон ва neutrinos Оё дар қувваи ҳастаӣ қавӣ иштирок намекунанд, балки дар баробари дар нотавонон иштирок намоянд. Зарраҳо ки чунин объектҳо шудаанд leptons номида мешавад. Илова ба электрон (positron ва antiparticle), ба leptons muon ситонида (200 омма электрон), tau (3500 омма электрон), ва antiparticle худ номида мешавад. Онҳо даъват шудаанд: электрон, muon ва neutrinos tau. Ҳар яки онҳо дорои унсури antimaterial, номида antineutrino.

Muon ва tau, мисли як электрон доранд зарраҳои ҳамроҳикунанда. Ин muon ва neutrinos tau. Се намуди зарраҳои гуногун аз якдигар. Масалан, вақте ки neutrinos muon бо ҳадафи муштарак, онҳо ҳамеша истеҳсол muons ва ҳаргиз tau ё электрон. Дар аксуламали зарраҳо, гарчанде ки электрон ва neutrinos электрон офарида шудаанд ва ҳалок кардем, маблағи онҳо бетағйир боқӣ мемонад. Дар ҳамин ҳол, боиси leptons ҷудо ба се намуди, ҳар як аз он дорои як leptons айбдор ва neutrino ҳамроҳикунанда.

Барои ошкор кардани ин зарра талаб а детекторҳои хеле калон ва хеле ҳассос. Чун қоида, бо neutrinos энергетикӣ паст барои бисёре аз солҳои сабук ба ҳамкорӣ бо ин масъала сафар кунад. Аз ин рӯ, ҳамаи таҷрибаҳо замин бо онҳо оид ба ченкунии як фраксияи хурд, ки бо бақайдгирандагон андозаи оқилона interacts таваккал мекунанд. Барои мисол, дар як расадхонаи neutrino Sudbury, ки дорои 1000 тонна оби вазнин ба воситаи детектори дар бораи 1012 neutrinos офтобӣ дар як сония мегузарад. Ва танҳо 30 дар як рӯз ёфт.

Таърихи Кашфи

Волфганг Pauli аввал мавҷудияти зарраҳо дар соли 1930 postulated Дар он вақт буд, дар як масъала нест, зеро он чунин менамуд, ки ба энергетика ва импулсро angular дар фаноро бета ба нигоҳ дошта нашуд. Лекин Pauli қайд кард, ки агар он ҷо аст, neutrinos ҳамкорӣ ҳиссачаи бетараф муомилот нест, ки қонуни сарфаи энергия, мушоҳида мешавад. физики Италия Энрико Fermi дар соли 1934 тањия назарияи фаноро бета дод, ва ба вай номи зарра.

Бо вуҷуди ҳамаи ин пешгӯиҳо барои 20 сол, neutrinos мумкин нест озмоиш аз сабаби он ошкор мешавад, ҳамкории суст бо масъалаи. Азбаски зарраҳо шудаанд electrically ситонида, онҳо нерӯҳои электромагнитӣ амал намекунад, ва, бинобар ин, онҳо ionization аз моддањои сабабгор нест. Ғайр аз ин, онҳо бо моддањои танҳо ба воситаи ҳамкории заиф қувваи ночиз муносибат. Аз ин рӯ, онҳо аз зарраҳои subatomic дар вуҷудашон аз ҳама қодир гузашта шумораи зиёди атоми бе расонидани ягон вокуниши мебошанд. Танҳо 1 то 10 миллиард аз ин зарраҳо сафар ба воситаи матоъ аз тарафи масофаи ба диаметри Замин баробар бо protons ё заминаи раекторе бунёд ана.

Ниҳоят, дар соли 1956 як гурӯҳи физикҳо Амрико, аз ҷониби Фредерик Reines овард, ки гузориш кашфи antineutrino электрон аст. Дар таҷрибаҳо аз он antineutrinos ҳастаӣ radiated, вокуниш бо proton, ташаккул neutrons ва positrons. Нодиртарин (ва нодир) имзои энергетикии охирин аз рўи маҳсулоти далели мавҷудияти зарра буд.

Кушодани leptons ситонида muons нуќтаи ибтидої барои муайян минбаъдаи навъи neutrinos дуюм шуд - muon. мушаххаси онҳо дар соли 1962 дар асоси натиҷаи озмоиш дар суръатфизо ҳиссачаи гузаронида шуд. -Энергетикии баланд neutrinos muons фаноро ташкил PI-mesons ва равона ба детектори, то, ки ин имконпазир буд, тафтиш муносибати онҳо бо моддањои. Сарфи назар аз он, ки онҳо ғайридавлатӣ аксуламаліои, инчунин дигар намудҳои зарраҳо мебошанд, аз он пайдо шуд, ки дар ҳолатҳои нодир чун бо protons ё neutrons, muons, muons neutrinos рафтор, вале ҳеҷ гоҳ электрон. Дар соли 1998, физикіо Амрико Леон Lederman, Melvin Schwartz ва Dzhek Shteynberger Ҷоизаи Нобел дар физика барои муайянсозии muon-neutrinos сарфароз гардонида шуданд.

tau - Дар нимаи солҳои 1970-ум, физика neutrino гуна дигар leptons ситонида ба даст оварданд. Tau-neutrino ва tau-antineutrinos бо ин lepton айбдор сеюм вобаста буданд. Дар соли 2000, физикіо дар Лабораторияи миллии суръатфизо. Энрико Fermi аввалин Далели таҷрибавӣ аз мавҷудияти ин намуди зарраҳои гузориш доданд.

тарозу

Ҳамаи намудҳои neutrinos доранд омма аст, ки хеле кам аст аз он ки аз шарикони худ ситонида мешавад. Масалан, таҷрибаҳо нишон медиҳанд, ки массаи электрон дар-neutrino бояд на камтар аз 0,002% -и массаи электрон ва маблағи оммаи се навъњои бояд камтар аз 0,48 Е.В. гирифта мешавад. Дар фикр солҳои зиёд, ки массаи зарра сифр аст, ҳарчанд буд, ягон далел назариявии асоснок, чаро он бояд аз он роҳ бошад нест. Сипас, дар соли 2002, расадхонаи Sudbury Neutrino аввалин далелҳои бевосита, ки электрон neutrinos бо аксуламалҳои ҳастаӣ дар меҳвари офтоб муомилот, то даме ки онҳо ба воситаи он мегузаранд, тағйир навъи он ба даст оварда шуд. Чунин «oscillations" neutrino имконпазир агар як ё якчанд аз зарраҳо доранд омма хурд. омӯзиши онҳо ба ҳамгироии рентген кайҳон дар атмосфераи Замин низ ишора ба ҳузури омма, вале таҷрибаҳо минбаъд зарур аст, ки ба таври дақиқ бештар аз он муайян карда мешавад.

манбаъњои

манбаъњои табиии neutrinos - як фаноро радиоактивӣ аз унсурњои дар замин аст, ки дар як гардиши бузурги энергетикӣ паст электрон-antineutrino муомилот. Supernovae низ advantageously neutrino падидаи, ки ин зарраҳо танҳо ба сатҳи моддӣ hyperdense ташкил ситораи суқути; танҳо як қисми ками энергияи аст, ба он нур табдил. Њисобњо нишон медињанд, ки қариб 2% -и энергияи офтобӣ - neutrinos энергетикӣ ташкил аксуламалҳои аз thermonuclear меёфт. Эҳтимол аст, ки ҳама дар ин бора аз торикиҳои олам аст, то аз neutrinos истеҳсолшаванда дар давраи Bang Big дод.

мушкилоти физика

Минтақаҳои марбут ба neutrino астрофизика, ва гуногун ва тағьир. масъалаҳои ҷорӣ, ки ҷалби шумораи зиёди талошҳои таҷрибавӣ ва назариявӣ, зеринро иҷро кунед:

• оммаи neutrino гуногун чӣ гуна аст?
• Чӣ тавр cosmology онҳо таъсир, ки Bang Big?
• Онҳо oscillate?
• Оё як намуди neutrino ба дигар рӯй онҳо ба воситаи масъала ва фазо сафар?
• Оё neutrinos куллї фарќ аз antiparticles кунанд?
• Чӣ тавр ситорахо ҷамъ ба ташкили supernova?
• Нақши neutrinos дар cosmology аст?

Яке аз мушкилоти longstanding таваҷҷӯҳи махсус ба ном мушкилоти neutrino офтобӣ мебошад. Ин ном ишора ба он аст, ки дар давоми якчанд таҷрибаҳо заминӣ гузаронида ки тайи 30 соли охир, ҳамеша мушоҳида зарраҳо камтар зарурӣ барои тавлиди энергияи radiated аз тарафи офтоб. Як ҳалли проблема аз oscillation яъне аст. E. табдил додани neutrinos электрон ба muon ё tau дар давоми сафар ба Замин. Пас, чӣ қадар мушкил бештар ба чен muon-энергетикии паст ё neutrinos tau, ин гуна дигаргуниро мебуд чаро мо ба маблағи ҳуқуқи зарраҳо замин накунем.

Ҷоизаи Нобел чорум

Ҷоизаи Нобел дар физика 2015 барои ошкор намудани массаи neutrino ба Takaaki Kaji ва Артур МакДональд мукофотонида шуд. Ин чорум ҷоизаи ба ҳамин вобаста ба андозагирии таҷрибавӣ ин зарраҳо буд. Касе метавонад манфиатдор дар масъалаи чаро мо бояд ғамхорӣ қадар дар бораи чизе, ки ба вуқӯъ бо масъалаи оддӣ њамкорї менамоянд.

Далели он, ки мо метавонем дар ин зарраҳо оддии ошкор, як васият ба устокорӣ инсон аст. Аз қоидаҳои механикаи квантї, probabilistic, мо медонем, ки, сарфи назар аз он, ки қариб ҳамаи neutrinos ба воситаи замин гузарон аст, баъзе аз онҳо бо фаъолияти муштарак кунанд. Дар детектори қодир кофӣ андозаи калон ба қайд гирифта мешавад.

Дар чунин дастгоҳ аввал дар sixties чуқур дар як минаҳо дар Сри Ҷанубӣ сохта шуда буд. Дар чоҳи дар 400 ҳазор нафар. Моеъи тоза L пур шуд. Ба ҳисоби миёна neutrino як ҳиссачаи рӯз бо заррае хлори interacts, табдилдиҳии он ба argon. Бениҳоят, Раймонд Дэвис, ки масъул барои детектори буд, усули ба дурӯғ барои ошкор намудани атоми argon чандкарата ва чор даҳсолаҳо пас, дар соли 2002, барои ин муҳандисӣ фит аҷиб ӯ ҷоизаи Нобел мукофотонида шуд.

ситорашиносӣ нав

Зеро neutrinos мутақобила, то сатҳи пасти, онҳо метавонанд ба масофаи бузург сафар кунанд. Онҳо ба мо моҳиятеро ба ҷойҳои ки дар акси ҳол, мо ҳаргиз дидаем дод. Neutrinos ошкор Давис, ташкил, ки дар натиҷаи реаксияи ядроӣ, ки дар дили офтоб сурат гирифт, ва қодир ба тарк ин курсии бениҳоят зиччи ва гарм танҳо аз сабаби он ки онҳо бо ин масъала дигар мутақобила накард. Шумо ҳатто метавонед ошкор neutrinos муомилот аз маркази як ситораи таркид дар масофаи зиёда аз сад ҳазор сабук-сол аз Замин.

Илова бар ин, дар ин зарраҳо кунад имкон риоя коинот дар миқёси хеле хурд он, бисёр камтар аз онҳое, ки дар он мумкин аст ба Hadron Collider калон дар Женева назар, ошкор кардани Higgs boson. Ин барои ба ин сабаб, ки ба Кумитаи Нобел барои ошкор намудани neutrino навъи дигари тасмим ба ҷоизаи ҷоизаи Нобел мебошад.

норасоии пурасрор

Вақте ки Рэй Дэвис neutrinos офтобӣ ба мушоҳида мерасад, ки ӯ ёфт, танҳо аз се як ҳиссаи шумораи назар дошта шудааст. Аксарияти физикҳо, ки сабаби ба ин дониши сусти астрофизика аз офтоб аст, шояд давродаври модели ќаъри маблағи истеҳсол, дар neutrino он аз будаш зиёд. Бо вуҷуди ин, барои солҳои зиёд, ҳатто баъд аз моделҳои офтобӣ такмил, касри монд. Физикҳо таваҷҷӯҳ ба имконияти дигар пардохт кардаанд: ин масъала метавон ба дарки мо аз ин зарраҳо вобаста аст. Бино ба назарияи, пас онҳо ғолиб вазни надоранд. Лекин баъзе физикҳо баҳс кардаанд, ки дар он зарраҳои доранд омма infinitesimal, ва ин омма сабаби набудани онҳо буд.

ҳиссачаи Се-дучор

Бино ба назарияи oscillations neutrino, ки дар табиат, се намудҳои гуногуни онҳо нест. Агар ҳиссачаи дорад омма, ки дар он бармеангезад он метавонад аз як намуди дигар мегузарад. Се намуди - электрон, muons ва tau - дар ҳамкорӣ бо моддањои метавонад ба зарра ситонида дахлдор (электрон ва tau muon leptons) мубодила мешавад. «Oscillation» аст, бо сабаби ба механикаи квантї. навъи neutrino доимӣ нест. Он бо гузашти вақт тағйир медиҳад. Neutrinos, ки мавҷудияти он ҳамчун почтаи электронӣ сар, метавонад ба як muon бозмегардонанд, ва сипас. Ҳамин тавр, як зарра, ташкил аслӣ офтоб, дар роҳ ба замин мумкин аст давра ба давра ба neutrinos muon ва баръакс табдил. Азбаски детектори Давис фақат электрон-neutrinos, ки он метавонад ба як transmutation ҳастаӣ хлори дар argon боиси ошкор, мумкин чунин менамуд, ки дар neutrino бедарак рӯ ба намудҳои дигар. (Он рӯй, ки neutrinos oscillate дохили Sun, ва на ин ки дар роҳи ба замин).

Дар таҷрибаи Канада

Ягона роҳ барои озмудани Инро барои сохтани детектори, ки барои ҳамаи се навъи neutrinos кор буд. Шурўъ аз 90-Артур Макдоналд Донишгоҳи Маликаи дар Онтарио, ки ӯ дастаи аст, ки дар як мина дар Sudbury, Онтарио амалӣ гардид. Насби дорои тонна оби вазнин, қарз аз ҷониби ҳукумати Канада таъмин карда мешавад. оби вазнин нодир аст, вале дар шакли табиатан рух об, ки дар он гидроген дорои як proton бо deuterium isotope вазнинтар он, ки иборат proton ва заминаи раекторе бунёд иваз карда шаванд. Ҳукумати Канада захира оби вазнин, м. К. он аст, ҳамчун як coolant дар як реактори ҳастаӣ истифода бурда мешавад. Ҳамаи се навъи neutrinos метавонад deuterium нобуд ба ташкил protons ва neutrons, ки neutrons ва сипас шуморида мешавад. Детектори дар бораи се баробар, шумораи ба қайд гирифта дар муқоиса бо Давис - маҳз ба андозаи, ки беҳтарин пешгӯӣ моделҳои Sun. Ин нишон медиҳад, ки электрон-neutrinos метавонед дар дигар намудҳои он oscillate.

озмоиш Ҷопон

Тақрибан ҳамин ҳол, Takaaki Kadzita аз Донишгоҳи Токио озмоиш намоён дигар гузаронида мешавад. A детектори бударо дар чоҳи Ҷопон сабт neutrinos меояд на аз корҳои дохилии офтоб, ва аз фазои болоии. Дар collisions proton аз рентген кайҳон бо атмосфера доранд, душ аз зарраҳои дигар, аз ҷумла neutrinos muon ташкил карда мешаванд. Дар минаҳо онҳо ба nuclei гидроген дар muons мубодила мешавад. Детектори Kadzity метавонист зарраҳо меояд, ки дар ду самт мебошад. Баъзе афтод аз боло меояд, аз атмосфера, дар ҳоле ки дигарон доранд, аз поён ҳаракат. Шумораи зарраҳои гуногун буд, ки дар бораи табиат гуногун сухан - онҳо дар нуқтаҳои гуногун дар давраи oscillatory он буданд.

Инқилоб дар илм

Ин ҳама oscillations аҷиб ва ҳайратовар, вале чаро neutrino ва массаи ҷалби таваҷҷӯҳи қадар? Сабаби осон аст. Дар модели стандартии физика ҳиссачаи ибтидоӣ таҳия беш аз панҷоҳ соли охир, ки дар асри бистум, ки дуруст тасвир тамоми мушоҳидаҳои дигар accelerators ва таҷрибаҳои дигар, neutrinos буданд, ба massless. Дар кашфи омма neutrino нишон медиҳад, ки чизе аст, равад. Дар Модели Standard аст, пурра нест. Нопайдо унсурҳои ҳанӯз ошкор шавад, - бо ёрии Hadron Collider ё дигар калон, ҳанӯз мошини маҷозӣ наёфаридаем.