Neutrino patiku: definition,-ini, a apejuwe. neutrino oscillations - o ...

Neutrino - ẹya ìṣòro patiku ti o jẹ gidigidi iru si itanna, sugbon o ko ni ina idiyele. O ni o ni kan gan kekere ibi-, eyi ti o le ani je odo. Lati ibi-ti awọn neutrino da lori iyara. Awọn iyato ninu akoko ti dide ati awọn patiku tan ina ni 0,0006% (± 0,0012%). Ni 2011, ti o ti mulẹ nigba ti OPERA ṣàdánwò ti awọn ere sisa koja iyara ti ina neutrinos, ṣugbọn ominira ti yi iriri ti ko timo.

The elusive patiku

Eleyi jẹ ọkan ninu awọn wọpọ patikulu ni Agbaye. Niwon o interacts gan kekere pẹlu ọrọ, o jẹ ti iyalẹnu soro lati ri. Electrons ati neutrinos ma ko kopa ninu lagbara iparun agbara, sugbon se kopa ninu lagbara. Patikulu nini iru-ini wa ni a npe leptons. Ni afikun si itanna (positron ati antiparticle), tọka si awọn agbara leptons muon (200 itanna ibi-), le (3500 itanna ibi-), ati awọn won antiparticle. Wọn ti wa ni a npe ni: itanna, muon ati le neutrinos. Kọọkan ti wọn ni o ni antimaterial paati, ti a npe ohun antineutrino.

Muon ati le, bi ohun itanna, ni tẹle patikulu. O muon ati le neutrinos. Mẹta orisi ti awon patikulu ti o yatọ lati kọọkan miiran. Fun apẹẹrẹ, nigbati muon neutrinos nlo pẹlu awọn afojusun, nwọn nigbagbogbo gbe muons ati ki o ko le tabi awọn elekitironi. Ni awọn lenu ti awọn patikulu, biotilejepe elekitironi ati itanna neutrinos ti wa ni da ati ki o run, wọn naira maa wa ko yato. O daju yi nyorisi kan Iyapa leptons sinu mẹta orisi, kọọkan ti eyi ti n gba a gba agbara leptons ati tẹle neutrino.

Lati ri yi patiku beere kan gan tobi ati ki o nyara kókó aṣawari. Bi ofin, pẹlu kekere agbara neutrinos yoo ajo fun ọpọlọpọ ina years si awọn ibaraenisepo pẹlu ọrọ. Nitori naa, gbogbo ilẹ adanwo pẹlu wọn gbekele awọn wiwọn kan ti a ti kekere ida ti o interacts pẹlu registrars reasonable iwọn. Fun apẹẹrẹ, ninu a neutrino observatory Sudbury, ti o ni 1,000 tonnu ti eru omi koja nipasẹ awọn oluwari nipa 1012 oorun neutrinos fun keji. Ki o si ri nikan 30 fun ọjọ kan.

Itan ti Awari

Wolfgang Pauli akọkọ postulated ni aye ti patikulu ni 1930. Ni akoko ti, nibẹ je kan isoro, nitori ti o dabi enipe wipe agbara ati angula ipa ko ba wa ni fipamọ ni awọn Beta ibajẹ. Ṣugbọn Pauli tokasi wipe ti o ba wa nibẹ ti ko ba emitted neutrinos sere didoju patiku, awọn agbara itoju ofin yoo wa ni šakiyesi. Italian physicist Enrico Fermi ni 1934 ni idagbasoke yii ti Beta ibajẹ, o si fi i awọn orukọ ninu awọn patiku.

Pelu gbogbo awọn asọtẹlẹ fun 20 years, neutrinos ko le ṣee wa-ri aṣeyẹwo nitori awọn oniwe- lagbara ibaraenisepo pẹlu ọrọ. Nitori awọn patikulu ti wa ni electrically gba agbara, won ko ba ko sise ti itanna ologun, ati, nitorina, won ko ba ko fa ionization ti awọn nkan na. Afikun ohun ti, wọn ti fesi pẹlu awọn nkan nikan nipasẹ lagbara ibasepo diẹ agbara. Nitorina, won ni o wa julọ tokun subatomic patikulu o lagbara ti ran nipasẹ kan tobi nọmba ti awọn ọta lai nfa eyikeyi lenu. Nikan 1 to 10 bilionu ti awọn wọnyi patikulu rin nipasẹ awọn fabric nipa kan ijinna dogba si awọn opin ti awọn Earth, reacts pẹlu protons tabi nutirionu.

Níkẹyìn, ni 1956 ẹgbẹ kan ti American physicists, mu nipasẹ Frederick Reines royin awọn Awari ti itanna antineutrino. Ni adanwo ti o antineutrinos radiated iparun riakito, reacting pẹlu kan pirotonu, lara neutroni ati positrons. Oto (ati toje) agbara ibuwọlu ti awọn igbehin nipasẹ-ọja je ẹri ti aye ti awọn patiku.

Nsii agbara leptons muons ti a ibẹrẹ fun awọn tetele idanimọ ti awọn keji iru neutrinos - muon. Wọn idanimọ a ti gbe jade ni 1962 lori igba ti awọn esi ti ṣàdánwò ni a patiku ohun imuyara. Ga-agbara muons ibajẹ neutrinos akoso nipa pi-mesons ati directed si oluwari ki o ṣee ṣe lati wo wọn lenu pẹlu awọn nkan na. Bíótilẹ o daju pe ti won ba wa ti kii-ifaseyin, bi daradara bi miiran orisi ti awon patikulu, ti o ti ri wipe ninu awọn toje igba nigbati nwọn fesi pẹlu protons tabi neutroni, muons, neutrinos muons, ṣugbọn kò elekitironi. Ni odun 1998, American physicists Leon Lederman, Melvin Schwartz ati Dzhek Shteynberger won fun un ni Nobel Prize ni fisiksi fun awọn ti idanimọ muon-neutrinos.

Ni aarin-1970s, awọn neutrino fisiksi ni ibe miran ni irú ti gba agbara leptons - le. Le-neutrino ati le-antineutrinos won ni nkan ṣe pẹlu yi kẹta gba agbara lepton. Ni 2000, physicists ni National imuyara yàrá. Enrico Fermi royin akọkọ esiperimenta eri ti aye ti yi iru patikulu.

àdánù

Gbogbo awọn orisi ti neutrinos ni ibi-, eyi ti o jẹ Elo kere ju wipe ti won awọn alabašepọ agbara. Fun apẹẹrẹ, adanwo fi hàn pé ibi ti awọn itanna-neutrino gbọdọ jẹ kere ju 0,002% ti awọn itanna ibi-ati awọn iye ọpọ eniyan ti awọn mẹta orisirisi yẹ ki o wa kere ju 0,48 eV. Awọn ero fun opolopo odun ti o ti ibi-ti awọn patiku ni odo, biotilejepe nibẹ wà ko ọranyan o tumq si eri, idi ti o yẹ ki o wa wipe ọna. Nigbana ni, ni 2002, awọn Sudbury Neutrino Observatory ti a gba akọkọ taara eri ti itanna neutrinos emitted nipa iparun aati ninu awọn mojuto ti oorun, bi gun bi nwọn ti kọjá o, yi awọn oniwe-iru. Iru "oscillations" neutrino ṣee ṣe ti o ba ti ọkan tabi diẹ ẹ sii ti awọn patikulu ni kekere kan ibi-. Wọn ẹrọ awọn ibaraenisepo ti agba egungun ninu awọn Earth ká bugbamu ti tun fihan niwaju ibi-, sugbon siwaju adanwo ti wa ni ti nilo lati diẹ sii parí setumo o.

awọn orisun

Adayeba awọn orisun ti neutrinos - a ipanilara ibajẹ ti awọn eroja laarin awọn aiye, eyi ti o ti emitted ni kan ti o tobi sisan ti kekere-agbara itanna-antineutrino. Supernovae ni o wa tun advantageously neutrino lasan, niwon wọnyi patikulu le nikan penetrate hyperdense awọn ohun elo ti akoso ninu a collapsing Star; nikan kan kekere apa ti awọn agbara ti wa ni iyipada si imọlẹ. Isiro fi hàn pé nipa 2% ti oorun agbara - awọn agbara neutrinos akoso ni aati ti thermonuclear seeli. O jẹ seese wipe julọ ninu awọn dudu ọrọ ti Agbaye ni ṣe soke ti awọn neutrinos yi nigba ti Big Bang.

fisiksi isoro

Agbegbe jẹmọ si neutrino astrophysics, ati Oniruuru ati ki o nyara dagbasi. Lọwọlọwọ oran ti o fa kan ti o tobi nọmba ti esiperimenta ati o tumq si akitiyan, awọn wọnyi:

• Ohun ti o wa awọn ti o yatọ neutrino ọpọ?
• Bawo ni wọn ti ni ipa kakakiri, awọn Big Bang?
• nwọn oscillate?
• Le ọkan Iru ti neutrino wa sinu miran bi nwọn ti ajo nipasẹ ọrọ ati aaye?
• Ni o wa neutrinos taa o yatọ lati wọn antiparticles?
• Bawo ni irawọ Collapse lati fẹlẹfẹlẹ kan ti Supernova?
• Kini ni ipa ti neutrinos ni kakakiri?

Ọkan ninu awọn longstanding isoro ti awọn pato anfani ni awọn ti ki-ti a npe ni oorun neutrino isoro. Orukọ yi ntokasi si ni otitọ wipe nigba orisirisi ori ilẹ adanwo waiye lori awọn ti o ti kọja 30 years, nigbagbogbo woye awọn awon patikulu kere ju pataki lati gbe awọn agbara radiated nipa oorun. Ọkan ṣee ṣe ojutu ni oscillation, ie. E. Awọn transformation ti itanna neutrinos to muon tabi le nigba ti irin ajo lọ si Earth. Nítorí náà, bi o Elo siwaju sii soro lati wiwọn kekere-agbara muon tabi le neutrinos, yi ni irú ti transformation yoo se alaye idi ti a ko ri awọn ọtun iye ti patikulu on Earth.

Fourth Nobel Prize

Nobel Prize in Physics 2015 ti a fun un to Takaaki Kaji ati Arthur MacDonald fun erin ti awọn neutrino ibi-. Yi je kẹrin iru eye ni nkan ṣe pẹlu esiperimenta wiwọn ti awọn wọnyi patikulu. Ẹnikan le jẹ nife ninu awọn ibeere ti idi ti o yẹ ti a bikita ki Elo nipa nkankan ti o ti awọ nlo pẹlu arinrin ọrọ.

Awọn ti o daju ti a le ri awon ephemeral patikulu, ni a ni majemu si eda eniyan ingenuity. Niwon awọn ofin ti kuatomu isiseero, bi ẹnipe, awa mọ pe, pelu awọn ti o daju wipe fere gbogbo awọn ti neutrinos ṣe nipasẹ awọn Earth, diẹ ninu awọn ti wọn yoo se nlo pẹlu o. Awọn oluwari jẹ ti o lagbara to tobi iwọn ti wa ni aami.

Ni igba akọkọ ti iru ẹrọ ti a še ninu awọn sixties, jin ni a mi ni South Dakota. Awọn ọpa si kún ni 400 ẹgbẹrun. L ninu ito. Lori apapọ kan patiku neutrino ojoojumọ interacts pẹlu ohun Atomu ti chlorine, o nyi o sinu argon. Iyalẹnu, Raymond Davis, ti o wà lodidi fun awọn oluwari, ti a se a ọna fun awọn erin ti ọpọ argon awọn ọta, ati merin ewadun nigbamii, ni 2002, fun yi iyanu ti ina- feat o ti fun un ni Nobel Prize.

titun Aworawo

Nitori neutrinos nlo bẹ weakly, won le ajo nla ijinna. Wọn ti fun wa a ni ṣoki sinu ibiti ti bibẹkọ ti a yoo ko ti ri. Neutrinos-ri Davis, akoso bi abajade ti iparun aati ti o mu ibi ninu awọn ọkàn ti oorun, o si wà anfani lati fi yi ti iyalẹnu ipon ati ki o gbona ijoko kan nitori won ko ba ko se nlo awọn miiran ọrọ. O le ani ri neutrinos emitted lati aarin ti ẹya exploded star ni ijinna kan ti diẹ ẹ sii ju ọkẹ marun ina-years lati Earth.

Ni afikun, awon patikulu ṣe awọn ti o ṣee ṣe lati mo daju Agbaye ninu awọn oniwe-gan kekere asekale, Elo kere ju awon ti ni eyi ti o le wo sinu awọn Tobi Hadron Collider ni Geneva, awari awọn Higgs boson. O ti wa ni fun idi eyi ti awọn Nobel Committee pinnu lati eye awọn Nobel Prize fun awọn Awari ti awọn neutrino ti miiran iru.

ohun aito

Nigba ti Ray Davis šakiyesi oorun neutrinos, o ri nikan kan eni ti awọn ti ṣe yẹ opoiye. Ọpọlọpọ physicists gbagbo wipe idi fun eyi ni awọn ti ko dara imo ti astrophysics ti awọn Sun: boya tàn subsoil awoṣe overestimated ni iye yi ni ninu awọn oniwe-neutrino. Ṣugbọn, fun opolopo odun, ani lẹhin ti awọn oorun si dede ti dara si, awọn aipe wà. Physicists ti san ifojusi si miiran seese: awọn isoro le wa ni jẹmọ si wa Iro ti awọn wọnyi patikulu. Ni ibamu si awọn yii, ki o si bori ti won ko ni àdánù. Ṣugbọn diẹ ninu awọn physicists ti jiyan wipe ni o daju awọn awon patikulu ni ohun infinitesimal ibi-, ki o si yi ibi-ni idi fun wọn aini.

Mẹta-dojuko patiku

Ni ibamu si awọn yii ti neutrino oscillations, ni iseda, nibẹ ni o wa meta o yatọ si orisi ti wọn. Ti o ba ti a patiku ni o ni a ibi-, ti o bi o ti fun rare ti o le ṣe lati ọkan iru si miiran. Mẹta orisi - elekitironi, muons ati le - ni ibaraenisepo pẹlu awọn nkan na le ti wa ni iyipada si awọn ti o baamu agbara patiku (itanna ati muon le leptons). "Oscillation" jẹ nitori kuatomu isiseero. neutrino type ni ko ibakan. O ayipada lori akoko. Neutrinos, eyi ti bẹrẹ awọn oniwe-aye bi ohun e-mail, o le tan sinu kan muon, ati ki o pada. Bayi, a patiku, akoso ninu awọn mojuto ti oorun, lori ona si awọn Earth le ti wa ni lorekore iyipada sinu muon neutrinos ati idakeji. Niwon Davis oluwari le ri nikan itanna-neutrinos, eyi ti o le ja si a iparun transmutation ti chlorine ni argon, o dabi enipe ṣee ṣe wipe ti sonu neutrino tan sinu miiran orisi. (O wa ni jade wipe neutrinos oscillate inu awọn Sun, ki o si ko lori awọn ọna lati lọ si Earth).

The Canadian ṣàdánwò

Nikan ni ona lati se idanwo yi je lati ṣẹda kan oluwari ti o sise fun gbogbo awọn mẹta orisi ti neutrinos. Ti o bere lati 90s Arthur McDonald of Queen ká University ni Ontario, o si mu awọn egbe, eyi ti o ti gbe jade ni a mi ni Sudbury, Ontario. Fifi sori ni toonu ti eru omi, pese a kọni nipa awọn ijoba ti Canada. Eru omi jẹ toje, ṣugbọn awọn nipa ti sẹlẹ ni fọọmu ti omi, ninu eyiti awọn hydrogen ti o ni awọn ọkan pirotonu ti rọpo nipasẹ awọn oniwe-wuwo isotope deuterium, eyi ti o marundinlogun a pirotonu ati ki o kan nutirionu. Canadian ijoba stockpiled eru omi, m. K. O ti wa ni lo bi awọn kan coolant ni a iparun riakito. Gbogbo awọn mẹta orisi ti neutrinos le pa deuterium lati dagba protons ati neutroni, awọn neutroni ati ki o si kà. Oluwari aami-nipa ni igba mẹta awọn nọmba akawe pẹlu Davis - gangan iye ti o dara ju anro ni Sun dede. Eleyi ni imọran wipe awọn itanna-neutrinos le oscillate ninu awọn oniwe-miiran orisi.

Japanese ṣàdánwò

Ni ayika akoko kanna, Takaaki Kadzita lati University of Tokyo waiye miran o lapẹẹrẹ ṣàdánwò. A oluwari agesin ni awọn ọpa ni Japan gba silẹ neutrinos bọ ko lati inu ilohunsoke ti oorun, ati lati oke bugbamu. Ni pirotonu collisions ti agba egungun pẹlu awọn bugbamu ti wa ni akoso ojo ti miiran patikulu, pẹlu muon neutrinos. Ni awọn mi ti won ti wa ni iyipada to hydrogen iwo ni muons. Oluwari Kadzity le ri patikulu bọ ni meji awọn itọnisọna. Diẹ bọ si lati oke, bọ lati bugbamu, nigba ti awon miran ti wa ni gbigbe lati isalẹ. Awọn nọmba ti awon patikulu je yatọ si, ti o sọ nipa wọn yatọ si iseda - nwọn wà ni orisirisi awọn ojuami ninu awọn oniwe-oscillatory ọmọ.

Iyika ni Science

O ni gbogbo nla, ati ki o yanilenu, ṣugbọn idi neutrino oscillations ati awọn ibi fa ki Elo akiyesi? Idi ni o rọrun. Ni awọn boṣewa awoṣe ti ìṣòro patiku fisiksi, ni idagbasoke lori awọn ti o kẹhin aadọta ọdun ti awọn ifoya, eyi ti o ti tọ se apejuwe gbogbo awọn miiran akiyesi ni accelerators ati awọn miiran adanwo, awọn neutrinos wà lati wa ni massless. Awọn Awari ti neutrino ibi-tọkasi wipe nkankan ni nsọnu. The Standard awoṣe ni ko pari. Sonu eroja sibe lati wa ni awari - pẹlu awọn iranlọwọ ti awọn Tobi Hadron Collider tabi awọn miiran, ti ko sibẹsibẹ da foju ẹrọ.