neutrino

Neutrinii sunt particule elementare neutre din punct de vedere electric , cu o masă foarte mică . În modelul standard de fizică a particulelor elementare, există trei tipuri ( generații ) de neutrini: electroni, muoni și neutrini tau. Fiecare generație de neutrini constă din neutrino în sine și anti-neutrino . Numele de neutrin a fost sugerat de Enrico Fermi pentru particula postulată de Wolfgang Pauli și înseamnă (conform diminutivului italian ino ) particulă mică, neutră.

Când neutrinii interacționează cu materia, spre deosebire de multe alte particule elementare cunoscute, au loc doar procese slabe de interacțiune . În comparație cu interacțiunea electromagnetică și puternică , reacțiile au loc foarte rar. Acesta este motivul pentru care un fascicul de neutrini trece și prin grosimi mari de materie - de ex. B. prin tot pământul - chiar dacă cu o anumită slăbire. Detectarea neutrinilor în experimente este în mod corespunzător complexă.

Toate particulele elementare ale modelului standard: verde sunt leptonii, rândul inferior al acestora este neutrinii

În funcție de locul de origine al neutrinilor observat în detectoarele de neutrini, se poate face o distincție între

• neutrini cosmici (spațiu)
• neutrini solari (soare)
• neutrini atmosferici (atmosfera pământului)
• Geoneutrinos (interiorul Pământului)
• Reactori neutrini (reactori nucleari)
• Neutrini din experimente acceleratoare

Istoria cercetării

Prima imagine a unui neutrino într-o cameră cu bule umplută cu hidrogen lichid la Laboratorul Național Argonne din 1970. Un neutrină se ciocnește cu un proton . Reacția a avut loc în dreapta în imagine, unde converg trei piese. Fascicul de neutrini a fost obținut din descompunerea pionilor încărcați pozitiv care au fost generați prin bombardarea unei ținte de beriliu cu fasciculul de protoni.

Imagine superioară (în oglindă și contrast diferit) cu urme desenate: puteți vedea reacția . Un neutron de muoni ( ) care vine din stânga jos (invizibil) se ciocnește cu un proton (p) de hidrogen lichid. Produsul final al reacției este un pion încărcat pozitiv ( ) și un muon încărcat negativ ( ). Reacția detaliată a neutrinului cu quarcii protonului mediată de un boson W ( interacțiune slabă ) este prezentată schematic în dreapta urmelor.${\ displaystyle \ nu _ {\ mu} + p \ rightarrow \ pi ^ {+} + \ mu ^ {-} + p}$${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$${\ displaystyle \ pi ^ {+}}$${\ displaystyle \ mu ^ {-}}$

În timpul decăderii beta-minus radioactive , a fost observat inițial doar un electron emis . Împreună cu nucleul rămas, părea să fie o problemă cu doi corpuri (a se vedea, de asemenea, cinematica (procesele particulelor) ). Acest lucru ar putea explica spectrul de energie continuă al electronilor beta numai dacă s-ar presupune o încălcare a legii conservării energiei . Acest lucru l-a determinat pe Wolfgang Pauli să adopte o nouă particulă elementară care - neobservată de detectoare - este emisă din nucleu în același timp cu electronul. Această particulă duce o parte din energia eliberată în timpul decăderii. În acest fel, electronii radiației beta pot primi cantități diferite de energie cinetică fără a fi încălcată conservarea energiei.

Într-o scrisoare din 4 decembrie 1930, Pauli a propus această particulă ipotetică, pe care a numit-o inițial neutron. Enrico Fermi , care a elaborat o teorie despre proprietățile și interacțiunile de bază ale acestei particule, a redenumit-o în neutrin (italiană pentru „neutron mic”, „neutron mic”) pentru a evita un conflict de nume cu neutronul cunoscut astăzi . Abia în 1933 Pauli și-a prezentat ipoteza unui public mai larg și a întrebat despre posibile dovezi experimentale. Deoarece neutrinul nu a generat un semnal în detectoarele obișnuite de particule, era clar că ar fi extrem de dificil de detectat.

De fapt, prima observație a fost făcută abia 23 de ani mai târziu, în 1956, la unul dintre primele reactoare nucleare mari cu experimentul Cowan neutrino pur . La 14 iunie 1956, cercetătorii i-au trimis lui Wolfgang Pauli o telegramă la Zurich cu mesajul succesului. Datorită dezintegrării beta a produselor de fisiune, un reactor nuclear emit neutrini (mai precis: electroni antineutrini) cu o densitate mult mai mare de flux decât ar putea fi realizat cu un preparat radioactiv. Reines și Cowan au folosit următoarea reacție a particulelor (așa-numita descompunere beta inversă) pentru a detecta antineutrinii:

${\ displaystyle {\ bar {\ nu}} _ {e} + p \ rightarrow e ^ {+} + n}$

Un antineutrino întâlnește un proton și creează un pozitron și un neutron. Ambele produse de reacție sunt relativ ușor de observat. Pentru această descoperire, Reines a primit premiul Nobel pentru fizică în 1995 .

Neutrinul cu muoni a fost descoperit în 1962 de Jack Steinberger , Melvin Schwartz și Leon Max Lederman cu primul fascicul de neutrini produs la un accelerator. Au generat fasciculul de neutrini prin rularea unui fascicul de pioni cu energie ridicată atât de mult încât unii dintre pioni (în jur de 10%) s-au descompus în muoni și neutrini. Cu ajutorul unui scut de oțel masiv, cu grosimea de aproximativ 12 m, care a oprit toate particulele, cu excepția neutrinilor, din fasciculul mixt de particule de pioni, muoni și neutrini, au putut apoi să obțină un fascicul de neutrini pur. Pentru aceasta, ei au primit Premiul Nobel pentru Fizică în 1988. Odată cu neutrino muoni, a devenit cunoscută o a doua generație de neutrini, care este analogul neutrino electronilor pentru muoni . Pentru o perioadă scurtă de timp, termenul neutretto a fost folosit pentru neutronul muonic ( -etto este și un diminutiv italian ), dar nu a fost folosit pe scară largă. Când a fost descoperit tauonul în 1975 , fizicienii se așteptau și la o generație corespunzătoare de neutrini, neutrino tauon. Primele semne ale existenței sale au fost date de spectrul continuu în dezintegrarea Tauon, similar cu cel din dezintegrarea beta. În 2000, neutrino tau a fost detectat direct pentru prima dată în experimentul DONUT .

Experimentul LSND din Los Alamos, care a durat între 1993 și 1998 , a fost interpretat ca o indicație a existenței neutrinilor sterili , dar a fost controversat. După experimentul KA rlsruhe- R utherford- M ittel- E nergie- N eutrino- ( KARMEN ) sub conducerea Centrului de Cercetare Karlsruhe de la Laboratorul Britanic Rutherford nu a putut reproduce rezultatele, această interpretare a fost valabilă din 2007 până în prima rezultatele MiniBooNE ( experiment miniatural de neutrini de rapel la Laboratorul Național de Accelerare Fermi ) ca fiind deschise.

În cercetarea neutrino din secolul 21, patru oameni de știință au primit Premiul Nobel pentru fizică (2002 și 2015), iar cinci echipe de oameni de știință au primit Premiul Breakthrough in Fundamental Physics 2016.

proprietăți

Trei generații de neutrini și antineutrini

Sunt cunoscute trei generații de leptoni . Fiecare dintre acestea constă dintr-o particulă încărcată electric -  electron , muon sau tauon  - și un neutrino neutru electric, neutrino electron ( ), neutron muon ( ) sau neutru tau sau tauon ( ). Apoi, există cele șase antiparticule corespunzătoare . Toți leptonii au o rotire  ½. ${\ displaystyle \ nu _ {e}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ tau}}$

Potrivit descoperirilor mai recente, neutrinii se pot transforma unul în celălalt. Aceasta conduce la o descriere a speciilor de neutrino ca trei stări diferite , și , fiecare dintre acestea are un diferit, definit brusc (dar încă necunoscute) în masă. Electronii observabili, muoni și neutrini tau - denumiți după leptonul încărcat cu care apar împreună - sunt suprapuneri mecanice cuantice ale acestor trei mase proprii . Relația dintre eigenstates aromă ( , , ), și eigenstates masa ( , , ) este reprezentat printr - o matrice de amestec, matricea PMN . ${\ displaystyle \ nu _ {1}}$${\ displaystyle \ nu _ {2}}$${\ displaystyle \ nu _ {3}}$ ${\ displaystyle \ nu _ {e}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ tau}}$${\ displaystyle \ nu _ {1}}$${\ displaystyle \ nu _ {2}}$${\ displaystyle \ nu _ {3}}$

Numărul de tipuri de neutrini cu o masă mai mică de jumătate din masa bosonului Z a fost determinat în experimente de precizie, printre altele. determinat să fie exact trei la detectorul L3 la CERN .

În prezent, nu există dovezi ale dezintegrării beta duble fără neutrini . Lucrările anterioare care sugerează acest lucru au fost infirmate de măsurători mai precise. O dublă descompunere beta-neutrini liber ar însemna că fie conservarea numărul leptonilor este încălcat sau neutrino este propria sa antiparticulă . În descrierea teoretică a câmpului cuantic, aceasta ar însemna (în contradicție cu modelul standard actual ) că câmpul de neutrini nu ar fi un spinor Dirac , ci un spinor Majorana .

Fizicienii Lee și Yang au inițiat un experiment pentru a studia rotirile neutrinilor și antineutrinilor. Aceasta a fost realizată în 1956 de Chien-Shiung Wu și a adus rezultatul că menținerea parității nu se aplică fără excepție:

Neutrinul s-a dovedit a fi „stângaci”, rotirea sa este opusă direcției sale de mișcare (antiparalel; vezi mâna ). Aceasta permite o explicație obiectivă din stânga și din dreapta . În zona de interacțiune slabă, nu numai sarcina electrică, ci și paritatea, adică rotirea, trebuie schimbate atunci când se trece de la o particulă la antiparticulă . Interacțiunea slabă diferă de interacțiunea electromagnetică prin faptul că izospinul slab este legat de stângacitatea unei particule:

• în cazul leptonilor și quark-urilor , numai particulele stângaci și antiparticulele lor dreptaci au o izospină slabă, alta decât zero.
• În schimb, particulele dreptaci și antiparticulele lor stângaci sunt inerte la interacțiuni slabe cu bosonii W ; acest fenomen se numește încălcare maximă a parității .

Acest lucru face de asemenea de înțeles că neutrinii ar putea fi propriile lor antiparticule, deși neutrinii și antineutrinii se comportă diferit în experiment: particulele cunoscute sub numele de antineutrini din experiment ar fi pur și simplu neutrini al căror spin este paralel cu direcția de mișcare. Direcția de mișcare a neutrinilor nu poate fi inversată pur și simplu experimental; În plus, în prezent nu este posibil să se efectueze experimente în care un neutrin este depășit de o particulă mai rapidă și interacționează cu aceasta, astfel încât direcția mișcării în sistemul de referință al centrului de interacțiune să fie opusă direcției mișcării în sistemul de referință al laboratorului.

Masa neutrino

Transportul rezervorului de vid pentru experimentul KATRIN pentru determinarea masei de neutrini (noiembrie 2006)

Masa neutrinilor este extrem de mică; toate experimentele de până acum dau doar limite superioare. Dar de la descoperirea oscilațiilor neutrino a fost clar că acestea trebuie să aibă o masă diferită de zero.

Metodele pentru determinarea masei de neutrini se împart în patru grupe:

• determinarea directă a masei din energia lipsă în timpul decăderii beta
• observarea oscilațiilor neutrino , adică conversia unui tip de neutrino în altul
• căutarea de beta duble fără neutrini se descompune
• concluzii indirecte din alte observații, în special din cosmologia observațională

Toate rezultatele publicate sunt evaluate de Particle Data Group și sunt incluse în Revista anuală a fizicii particulelor .

Măsurătorile directe ale punctului final al spectrului beta de tritiu ar putea prin 2006, posibila masa neutrinului electronilor cu 2  eV / c ² restricționeze în sus. Se speră că o limită superioară mai bună va fi atinsă prin măsurători și mai precise ale experimentului KATRIN la Institutul de Tehnologie Karlsruhe , care ar trebui să atingă o limită superioară de 0,2 eV / c² . Măsurătorile anterioare nu au putut exclude faptul că cel mai ușor neutrino este lipsit de masă și acest lucru nu este de așteptat fără o îmbunătățire a preciziei măsurării cu mai multe ordine de mărime. În 2019, limita superioară a fost îmbunătățită la 1,1 eV.

Observarea oscilațiilor neutrino este o măsurare indirectă a diferențelor de masă între diferiți neutrini. Ei demonstrează că neutrinii au de fapt o masă foarte mică diferită de zero (în comparație cu leptonii încărcați asociați). Diferențele de masă foarte mici obținute în acest mod înseamnă, de asemenea, că limita de masă de mai sus pentru neutrini electronici este, de asemenea, limita pentru toate tipurile de neutrini.

Hipotetica decădere beta dublă fără neutrini este posibilă numai dacă neutrinii sunt propriile lor antiparticule. Apoi, odată cu decăderea beta simultană a 2 neutroni într-un nucleu atomic, uneori sunt anulați 2 neutrini virtuali în loc să fie emiși 2 neutrini (reali). Deoarece neutrinii înșiși sunt greu de măsurat, se măsoară energia totală a celor 2 electroni creați în proces: Dacă apar dezintegrări fără neutrini, spectrul total de energie electronică are un maxim local apropiat de energia de descompunere, deoarece aproape toată decăderea energia este acum disipată de electroni (un mic rest este transformat în energie cinetică a nucleului atomic).

Abordarea cosmologică a determinării maselor de neutrini se bazează pe observarea anizotropiei radiației de fond cosmic de către WMAP și alte observații care determină parametrii modelului lambda CDM , modelul standard de cosmologie de astăzi. Datorită influenței pe care neutrinii o au asupra formării structurii în univers și asupra nucleosintezei primordiale , se poate presupune că limita superioară pentru suma celor trei mase de neutrini este de 0,2 eV / c² (începând cu 2007) .

Pentru descoperirea oscilațiilor de neutrini, Takaaki Kajita și Arthur B. McDonald au primit premiul Nobel pentru fizică în 2015 .

viteză

Datorită masei lor reduse, este de așteptat ca neutrinii generați în procesele fizice ale particulelor să se deplaseze cu aproape viteza luminii în vid . Viteza neutrinilor a fost măsurată în mai multe experimente și s-a observat o corespondență între precizia măsurării cu viteza luminii.

Măsurarea masa neutrino, viteza neutrinilor și ale neutrinilor oscilațiile reprezintă , de asemenea , posibilități de a verifica validitatea invarianta Lorentz a teoria specială a relativității . Rezultatele măsurătorilor experimentului OPERA din 2011, conform cărora neutrinii ar fi trebuit să se deplaseze mai repede decât lumina , ar putea fi urmărite înapoi la erori de măsurare. O nouă măsurare realizată de ICARUS și o nouă analiză a datelor OPERA au arătat corespondență cu viteza luminii.

Capacitatea de penetrare

Capacitatea de a pătrunde depinde de energia neutrinilor. Odată cu creșterea energiei, secțiunea transversală a neutrinilor crește și calea liberă medie scade în consecință.

Exemplu:
Calea liberă medie a neutrinilor cu o energie de 10 ³  TeV atunci când interacționează cu pământul se află în intervalul diametrului pământului. Aceasta înseamnă că aproape două treimi din acești neutrini interacționează atunci când zboară peste pământ, în timp ce o treime bună zboară prin pământ. La 11 MeV, calea liberă medie în plumb este deja de 350 de miliarde de kilometri și, în medie, aproximativ trei dintr-un miliard de neutrini ar interacționa pe pământ, în timp ce restul ar zbura fără obstacole.

Pentru comparație:
Cel mai mare accelerator de particule din lume, Large Hadron Collider , generează particule cu o energie de 6,5 TeV pe nucleon , soarele produce în principal neutrini cu energii sub 10 MeV.

O prezentare generală a secțiunii transversale a neutrinilor la diferite reacții și energii, publicată în 2013, este disponibilă pe internet.

Dezintegrări și reacții

Diagrama Feynman pentru decăderea unui neutron  n în proton  p, electron  e ^- și electron antineutrino  , mediată de un boson  W W ^- . Această reacție este un exemplu de curent încărcat.${\ displaystyle {\ overline {\ nu}} _ {e}}$

Procesele cu neutrini au loc prin interacțiunea slabă . Neutrinii sunt, de asemenea, supuși gravitației; dar acest lucru este atât de slab încât nu are practic nici un sens. Ca orice interacțiune slabă, procesele neutrino pot fi împărțite în două categorii:

Flux încărcat

O particulă elementară se cuplează la un neutrin printr-un boson W încărcat electric . Aici particulele implicate sunt transformate în altele. Bosonul de schimb este încărcat pozitiv sau negativ în funcție de reacție, astfel încât sarcina este reținută. De asemenea, împrăștierea elastică poate continua în acest fel. Deoarece particulele sunt aceleași la început și la sfârșit, ele pot fi de obicei descrise pur și simplu ca o împrăștiere clasică.

Electricitate neutră

O particulă elementară se cuplează la un neutrin printr-un boson Z neutru din punct de vedere electric . Aromele de particule implicate sunt reținute și reacția este ca o coliziune elastică care poate avea loc cu orice leptoni sau quarcuri. Dacă transferul de energie este suficient de mare, conversiile de particule pot avea loc apoi la nucleele atomice care au fost lovite.

Cade

Primele procese cunoscute la care participă neutrinii au fost dezintegrările beta radioactive . În decăderea β ^- - (beta-minus), un neutron se transformă într-un proton și se emit un electron și un electron antineutrino. Unul dintre cei doi quarks descendenți ai neutronului emite vectorul intermediar boson W ^- și astfel se transformă într-un quark ascendent. W ^- bosonul apoi descompune într - un electron și un electron antineutrino. Deci este „curentul încărcat”. Această descompunere apare, de exemplu, cu neutroni liberi, dar și cu nuclei atomici cu un exces mare de neutroni .

În timpul reacției proton / proton din interiorul soarelui, sunt generați neutrini de electroni.

${\ displaystyle {} _ {Z} ^ {A} \ mathrm {X} \ to {} _ {Z + 1} ^ {A} \ mathrm {Y} ^ {+} + e ^ {-} + {\ overline {\ nu}} _ {e}}$

Un nuclid trece
în nucleul fiică cu un număr atomic mai mare cu 1 , trimițând un electron și un electron antineutrino .

În schimb, în dezintegrarea β ⁺ - (beta-plus), un proton este transformat într-un neutron, iar în dezintegrarea bosonului W ⁺ rezultat , se emit un pozitron și un neutrino de electroni. Procesul are loc atunci când există un exces de protoni în nucleu. Deoarece produsele de reacție sunt mai grele decât protonul original, diferența de masă trebuie aplicată din energia de legare a nucleului.

${\ displaystyle {} _ {Z} ^ {A} \ mathrm {X} \ to {} _ {Z-1} ^ {A} \ mathrm {Y} ^ {-} + e ^ {+} + {\ nu} _ {e}}$

Un nuclid trece
într-un nucleu fiică cu un număr atomic mai mic cu 1 , cu emisia unui pozitron și a unui neutrino de electroni .

Reacții

Surse importante de neutrini sunt, de asemenea , procese de fuziune nucleară cosmică , de exemplu la soare . Un exemplu este reacția proton-proton , care este deosebit de importantă pentru stelele mici. Aici, doi nuclei de hidrogen fuzionează la temperaturi extrem de ridicate pentru a forma un nucleu de deuteriu; ca urmare a conversiei unui proton într-un neutron, se eliberează un pozitron și un neutrino de electroni.

${\ displaystyle {} ^ {1} \ mathrm {H} ^ {+} + {} ^ {1} \ mathrm {H} ^ {+} \ to {} ^ {2} \ mathrm {H} ^ {+ } + e ^ {+} + {\ nu} _ {e}}$

În ceea ce privește fizica particulelor, această reacție este echivalentă cu dezintegrarea β ⁺ . Dar este mult mai important pentru cercetarea neutrinilor, deoarece mulți neutrini sunt generați în soare. Neutrinii electronici se formează și într-un alt proces de fuziune, ciclul Bethe-Weizsäcker , în soare și în stelele mai grele. Observarea așa-numiților neutrini solari este importantă pentru a înțelege proprietățile lor, detaliile proceselor din soare și interacțiunile fundamentale ale fizicii .

Reacțiile cu un neutrin ca partener de coliziune declanșator sunt importante ca „descompunere beta inversă” pentru detectarea neutrinilor, ca de exemplu în experimentul istoric cu neutrini Cowan-Reines :

${\ displaystyle \ mathrm {\ bar {\ nu}} _ {e} + \ mathrm {p} \ rightarrow \ mathrm {n} + \ mathrm {e} ^ {+}}$.

Cercetarea neutrino

Deși reactivitatea scăzută a neutrinilor îngreunează detectarea lor, capacitatea de penetrare a neutrinilor poate fi utilizată și în cercetare: neutrinii din evenimente cosmice ajung pe pământ , în timp ce radiația electromagnetică sau alte particule din materia interstelară sunt protejate.

astrofizică

În primul rând, neutrinii au fost folosiți pentru a explora interiorul soarelui . Observarea optică directă a miezului nu este posibilă datorită difuziei radiației electromagnetice în straturile plasmatice înconjurătoare. Cu toate acestea, neutrinii, care sunt produși în număr mare în timpul reacțiilor de fuziune din interiorul soarelui, interacționează doar slab și pot pătrunde în plasmă practic fără obstacole. Un foton durează de obicei câteva mii de ani pentru a se difuza la suprafața soarelui; un neutrin are nevoie doar de câteva secunde pentru asta.

Mai târziu, neutrinii au fost folosiți și pentru a observa obiecte și evenimente cosmice dincolo de sistemul nostru solar. Ele sunt singurele particule cunoscute care nu sunt afectate în mod semnificativ de materia interstelară. Semnalele electromagnetice pot fi protejate de norii de praf și gaze sau acoperite de radiațiile cosmice atunci când sunt detectate pe pământ . Radiația cosmică, la rândul ei, sub formă de protoni și nuclei atomici super-rapizi, nu se poate răspândi mai mult de 100 megaparseci datorită limitei GZK (interacțiunea cu radiația de fond) . Centrul galaxiei noastre este, de asemenea, exclus de la observarea directă din cauza gazelor dense și a nenumăratelor stele strălucitoare. Cu toate acestea, este probabil ca neutrinii din centrul galactic să poată fi măsurați pe Pământ în viitorul apropiat.

Neutrinii joacă, de asemenea, un rol important în observarea supernovelor , care eliberează în jur de 99% din energia lor într-un fulger de neutrini. Neutrinii rezultați pot fi detectați pe pământ și oferă informații despre procesele din timpul supernovei. În 1987, neutrinii au fost detectați de supernova din 1987A din Marele Nor Magellanic : unsprezece în Kamiokande , opt în experimentul Irvine Michigan Brookhaven , cinci în Observatorul subteran de neutrini Mont Blanc și posibil cinci în detectorul Baksan . Aceștia au fost primii neutrini detectați care provin cu siguranță de la o supernovă, deoarece acest lucru a fost observat cu telescoape câteva ore mai târziu.

Experimente precum IceCube , Amanda , Antares și Nestor își propun să detecteze neutrini cosmogeni. IceCube este în prezent (2018) cel mai mare observator de neutrini .

Detectoare de neutrino

Experimentul IceCube menționat în secțiunea de astrofizică de mai sus este un observator de neutrini cu energie ridicată, cu aproximativ 260 de angajați. A fost finalizat în 2010 în gheața Polului Sud și are un volum de 1 km³. Reacția neutrinilor cu energie ridicată cu particulele elementare de gheață este observată și evaluată cu acest detector.

Detectorii de neutrini cunoscuți sunt încă sau pe de o parte detectoarele radiochimice (de exemplu, experimentul cu clor în mina de aur Homestake , SUA sau detectorul GALLEX din tunelul Gran Sasso din Italia), pe de altă parte, detectoarele bazate pe Cherenkov efect , aici în special Observatorul Neutrin Sudbury (SNO) și Super-Kamiokande . Ei detectează neutrini solari și atmosferici și permit, printre altele. măsurarea oscilațiilor de neutrini și, prin urmare, inferențe despre diferențele dintre masele de neutrini, deoarece reacțiile care au loc în interiorul soarelui și, astfel, emisia de neutrini a soarelui sunt bine cunoscute. Experimente precum experimentul Double Chooz sau detectorul KamLAND , care funcționează din 2002 la Observatorul Neutrino Kamioka, sunt capabili să detecteze geoneutrini și neutrini ai reactorului prin decădere beta inversă și oferă informații complementare dintr-o gamă care nu este acoperită de neutrino solar. detectoare .

Unul dintre cei mai mari detectori de neutrini în prezent, numit MINOS, este situat sub pământ într-o mină de fier din SUA, la 750 de kilometri de centrul de cercetare Fermilab . Un fascicul de neutrini este emis din acest centru de cercetare în direcția detectorului, unde se calculează câte dintre neutrini se transformă în timpul zborului subteran.

CNGS Experimentul (CERN neutrinii la Gran Sasso ) a fost investigarea fizica neutrinilor din 2007. În acest scop, un fascicul de neutrini este trimis de la CERN pe o distanță de 732 km prin scoarța terestră la Laboratorul Gran Sasso din Italia și detectat acolo. Unii neutrini de muoni se transformă în alte tipuri de neutrini (aproape exclusiv neutrini tau), care sunt detectați de detectorul OPERA (Proiectul de oscilație cu aparatul de emulsie-tRacking). Pentru măsurătorile de viteză aferente, consultați secțiunea Viteză .

cerere

Cercetătorii de la Sandia National Laboratories vor să folosească dovezile antineutrino pentru a măsura producția de plutoniu în reactoarele nucleare, astfel încât AIEA să nu mai fie nevoită să se bazeze pe estimări și nimeni să nu poată abate nimic pentru construirea armelor nucleare . Din cauza ratei ridicate de producție a antineutrinilor din reactoarele nucleare, ar fi suficient un detector cu 1  m³ de lichid detector în fața centralei nucleare.

Cercetătorii de la Universitatea Rochester și Universitatea de Stat din Carolina de Nord au reușit să trimită un mesaj prin materie solidă folosind neutrini pentru prima dată în 2012. Un accelerator de protoni a generat un fascicul de neutrini, care a fost detectat de un detector de neutrini la 100 de metri sub pământ.

literatură

• Kai Zuber: Fizica neutrino. Editura Institute of Physics, Bristol / Philadelphia 2004, ISBN 0-7503-0750-1 .
• Konrad Kleinknecht : Detectoare pentru radiația particulelor. Ediția a IV-a. Teubner Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 3-8351-0058-0 .
• Heinrich Päs: Unda perfectă. Cu neutrini la limitele spațiului și timpului sau de ce fizica particulelor este ca surfingul. Piper, München 2011, ISBN 978-3-492-05412-6 .
• Norbert Schmitz : Fizica neutrino. Teubner Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-519-03236-8 , doi: 10.1007 / 978-3-322-80114-2 .
• Y. Suzuki, M. Nakahata, S. Moriyama (Eds.): Al cincilea atelier internațional privind oscilațiile neutrino și originea lor: lucrările celui de-al cincilea atelier internațional. Editura științifică mondială, 2005, ISBN 978-981-256-362-0 .
• Jennifer A. Thomas: Oscilații neutrino - starea actuală și planurile de viitor. World Scientific, Singapore 2008, ISBN 978-981-277-196-4 .
• Carlo Giunti și colab: Fundamentele fizicii neutrino și astrofizicii. Oxford University Press, Oxford 2007, ISBN 978-0-19-850871-7 .
• Frank Close : Neutrino. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2012, ISBN 3-8274-2940-4 .
• Pasquale Migliozzi: Măsurarea vitezei neutrinilor cu detectorul OPERA în fasciculul CNGS. 2 februarie 2012 (PDF; 5,2 MB).

Link-uri web

Wikționar: Neutrino  - explicații ale semnificațiilor, originea cuvintelor, sinonime, traduceri

• Neutrino Unbound (cea mai extinsă arhivă online, toate lucrările importante)
• Pagina Ultimate Neutrino (arhivă online extinsă)
• Diverse experimente cu neutrini (link-uri, engleză)
• DESY - Problema neutrinilor solari (engleză)
• Neutrini: Generare și detectare. Bazele fizicii particulelor.

Videoclipuri

• Neutrinos - scrierea secretă a cosmosului. Curs de Christian Spiering ( sincron electron electronic , Zeuthen) în aprilie 2010
• Ce sunt neutrinii? din seria de televiziune alfa-Centauri (aproximativ 15 minute). Prima transmisie pe 13 octombrie 2002.
• Unde sunt neutrinii? din seria de televiziune alfa-Centauri (aproximativ 15 minute). Prima transmisie pe 19 ianuarie 2003.

Dovezi individuale

1. ↑ ^{a b} Colaborarea KATRIN : o limită superioară îmbunătățită a masei de neutrini dintr-o metodă cinematică directă de către KATRIN . 13 septembrie 2019, arxiv : 1909.06048 . 
2. ↑ Măsurarea secțiunii de interacțiune cu neutrini multi-TeV cu IceCube utilizând absorbția Pământului . În: Natura . bandă 551 , nr. 7682 , 2017, p. 596–600 , doi : 10.1038 / nature24459 . 
3. ↑ Evenimente recente în fizica energiei mari . În: New Scientist . Reed Business Information, 21 ianuarie 1971, p. 106 (engleză, books.google.com ). 
4. ↑ Scrisorile lui Pauli. (PDF; 104 kB), prelegere de seară despre istoria fizicii neutrinilor, susținută de Prof. Dr. Mößbauer la Universitatea Tehnică din München.
5. ↑ Claus Grupen, Boris Shwartz: Particle Detectors (Cambridge Monographs on Particle Physics, Nuclear Physics and Cosmology). Cambridge University Press 2008, ISBN 978-0-521-84006-4 .
6. ↑ CL Cowan, Jr., F. Reines, FB Harrison, HW Kruse, AD McGuire: Detection of the Free Neutrino: A Confirmation . În: Știință . 124, 1956, pp. 103-104. doi : 10.1126 / science.124.3212.103 .
7. ↑ Frederick Reines, Clyde L. Cowan, Jr.: The Neutrino . În: Natura . 178, nr. 4531, 1956, p. 446. cod bib : 1956Natur.178..446R . doi : 10.1038 / 178446a .
8. ↑ 1953-1956 Experimentele Reines-Cowan: Detectarea Poltergeistului. (PDF; 664 kB), accesat la 21 iunie 2011.
9. ↑ Leon Ledermann, Dick Teresi: Particulă creativă . Prima ediție. C. Bertelsmann Verlag GmbH, München 1993, ISBN 3-570-12037-6 , Die Mord-GmbH and the 2-Neutrino-Experiment, p. 391–393 (engleză: The God Particle . New York 1993. Traducere de Heinrich Peitz, prima ediție: Houghton Mifflin Company). 
10. ↑ Colaborare MiniBooNE: O căutare a aspectului neutronului de electroni. În: Physical Review Letters , volumul 98, 2007, 231801, (PDF; 194 kB).
11. ↑ Neutrino Physics: Știri din particulele fantomă. ( Memento din 23 iulie 2013 în Arhiva Internet )
12. ↑ W.-M. Yao și colab.: Particle Data Group. În: Jurnalul de fizică. G 33, 1 (2006).
13. ↑ Davide Castelvecchi: Fizicienii se apropie de masa evazivă a neutrinului . În: Natura . 17 septembrie 2019, doi : 10.1038 / d41586-019-02786-z . 
14. ↑ U. Seljak, A. Slosar, P. McDonald: Parametrii cosmologici din combinarea pădurii Lyman-alfa cu CMB, gruparea galaxiilor și constrângerile SN. În: JCAP. 0610: 014 (2006), online.
15. ↑ M. Cirelli și A. Strumia: Cosmologia neutrinilor și a particulelor de lumină extra după WMAP3. În: JCAP. 0612: 013 (2006), online.
16. ↑ Hirotaka Sugawara, Hiroyuki Hagura, Toshiya Sanami: Distrugerea bombelor nucleare folosind fascicul de neutrino cu energie ultra-înaltă. (PDF; 285 kB). În: arxiv.org. Iunie 2003, accesat la 15 martie 2012.
17. ↑ De la eV la EeV: secțiuni transversale de neutrini pe scări de energie. (PDF; 2,9 MB).
18. ↑ K. Hirata și colab.: Observarea unei explozii de neutrino din Supernova SN 1987a. În: Physical Review Letters , volumul 58, 1987, pp. 1490-1493. doi: 10.1103 / PhysRevLett.58.1490 .
19. ↑ RM Bionta și colab.: Observarea unei explozii de neutrino în coincidență cu Supernova SN 1987a în Norul Magellanic Mare. În: Physical Review Letters , volumul 58, 1987, p. 1494. doi: 10.1103 / PhysRevLett.58.1494 .
20. ↑ M. Aglietta și colab.: Cu privire la evenimentul observat în Observatorul subteran de neutrini Mont Blanc în timpul apariției supernovai 1987a. În: EPL - Un jurnal de scrisori care explorează frontierele fizicii. Les-Ulis, Vol. 3, 1987, pp. 1315-1320. doi: 10.1209 / 0295-5075 / 3/12/011 .
21. ↑ EN Alexeyev și colab. În: fizica sovietică. (Sov. JETP Lett.). New York, vol. 45, 1987, p. 461.
22. ↑ Kai Zuber: Neutrino Physics. Editura Institute of Physics, Bristol / Philadelphia 2004, ISBN 0-7503-0750-1 .
23. ↑ Pagina principală a detectorului Kamland.
24. ↑ Antineutrinii monitorizează producția de plutoniu.
25. ↑ Cercetătorii trimit un mesaj „fără fir” folosind particule evazive. La: rochester.edu. 14 martie 2012.