Neutrino –
cząstka elementarna
, należąca do
leptonów
(
fermionów
o
spinie
1/2). Ma zerowy
ładunek elektryczny
. Neutrina występują jako cząstki podstawowe w
Modelu Standardowym
. Doświadczenia przeprowadzone w ostatnich latach wskazują, że neutrina mają niewielką, bliską zeru
masę
. Powstają między innymi w wyniku rozpadu β + (
beta plus
), przykładowo:
lub w wyniku rozpadu β − (
beta minus
), przykładowo:
Rodzaje neutrin
Istnieją 3 stany
zapachowe
neutrin:
neutrino elektronowe
neutrino mionowe
neutrino taonowe
Prawdopodobnie każdy rodzaj neutrina ma swój odpowiednik (antyneutrino) w
antymaterii
. Antyneutrino elektronowe powstanie w trakcie rozpadu β − (
beta minus
), przykładowo:
Neutrina, podczas propagacji w przestrzeni, mogą zmieniać swój rodzaj (zapach) – zjawisko to nazywane jest
oscylacją neutrin
.
Oddziaływania neutrin
Neutrina nie oddziałują za pomocą
oddziaływań silnych
i
elektromagnetycznych
. Oddziałują jedynie za pośrednictwem
oddziaływań słabych
(i grawitacyjnych). Są tak przenikliwe, że obiekt wielkości planety nie stanowi dla nich prawie żadnej przeszkody (przez Ziemię w każdej sekundzie przelatuje olbrzymia ilość neutrin słonecznych – tylko przez ciało pojedynczego człowieka przenika ich około 50 bilionów na sekundę).
Neutrina są wychwytywane przez
jądro atomowe
(
przekrój czynny
na ten proces jest bardzo mały), inicjując jego rozpad. Zjawisko to wykorzystuje się do wykrywania neutrin. Neutrina wychwytuje się w gigantycznych basenach z destylowaną wodą (bądź innymi substancjami) umieszczonych głęboko pod ziemią i obserwuje się powstałe w wyniku tego promieniowanie.
Ostatnimi laty nastąpił olbrzymi rozwój fizyki neutrin dzięki takim eksperymentom jak
KamLand
,
Kamiokande
,
Super-Kamiokande
,
SNO
, K2K,
DONUT
i
MINOS
.
Źródła neutrin
Głównym źródłem neutrin na Ziemi są oddziaływania promieni kosmicznych w górnych warstwach atmosfery (powstające w ten sposób neutrina nazywamy atmosferycznymi). Neutrina emitowane są także przez
Słońce
(
neutrina słoneczne
) i inne źródła kosmiczne. Ze źródeł sztucznych najwięcej neutrin powstaje w
reaktorach jądrowych
.
Powstawanie neutrin w cyklu protonowym
Historia
Neutrina, jako cząstki bardzo słabo oddziałujące z materią, były trudne do bezpośredniego zarejestrowania. Ich istnienie najpierw zostało przewidziane teoretycznie przez
Wolfganga Pauliego
1930 r. Pauli wyciągnął wniosek o istnieniu tej cząstki na podstawie analizy rozkładu energii elektronów powstających w rozpadzie beta. Eksperymentalne potwierdzenie istnienia neutrin nastąpiło dopiero w roku 1956 (
Frederick Reines
i Clyde Cowan).
Neutrino mionowe dawniej nazywano
neutretto
.
Problem masy neutrin
Wiadomo obecnie, że uważane kiedyś za cząstki bezmasowe, neutrina mają masę, chociaż dokładne masy neutrin nie są znane.
Na podstawie doświadczeń oscylacji neutrin w eksperymencie
Super-Kamiokande
określono różnicę między
zapachami
neutrin na około 0,04
eV
. Masa ta może być więc najniższą możliwą masą jednego z rodzajów (zapachów) neutrin (przy założeniu, iż drugi składnik ma niemierzalną masę). Górną granicę oszacowano podczas badań kosmologicznych (np.
promieniowanie tła
,
ucieczkę galaktyk
) na 0,3 eV.
Analiza soczewkowania gromad galaktyk pozwoliła na oszacowanie masy neutrin. Przewidywana na podstawie tych badań masa wynosi około 1,5 eV.
Zobacz też
Linki zewnętrzne
