Neutrino Particle: definition, feartan, tuairisgeul. neutrino oscillations - e ...

Neutrino - bhunaiteach Particle a tha glè choltach ris an electron, ach tha eil dealain asgaidh. Tha glè bheag mass, a dh'fhaodadh a bhith fiù 's neoni. Bho tomad na neutrino an crochadh air astar. Tha eadar-dhealachadh ann an àm nuair a thàinig agus a 'Particle saile 0,0006% (± 0,0012%). Ann an 2011, chaidh a stèidheachadh aig àm a 'OPERA deuchainn gu bheil an velocity' dol thairis air an astar solas neutrinos, ach neo-eisimeileach de eòlas seo air nach eil air a dhaingneachadh.

Tha èalaidheach Particle

'S e seo aon de na pìosan as cumanta ann an cruinne-cè. Bhon tha e ag eadar-obrachadh le glè bheag a 'chùis, tha e uabhasach duilich a lorg. Electrons neutrinos agus nach eil a 'gabhail pàirt anns a' làidir niuclasach feachd, ach a cheart cho pàirt a ghabhail ann an lag. Particles bheil a leithid de feartan a tha an t-ainm leptons. A bharrachd air a electron (positron agus antiparticle), air ainmeachadh an dleastanas leptons muon (200 electron mass), tau (3500 electron mass), agus an antiparticle. Tha iad a 'ghairm: electron, muon agus tau neutrinos. Tha gach fear dhiubh antimaterial pàirt, ris an canar an antineutrino.

Muon agus tau, mar electron, tha an cois pìosan. Tha e muon agus tau neutrinos. Trì seòrsaichean pìosan eadar-dhealaichte bho chèile. Mar eisimpleir, nuair muon neutrinos coluadar ris an targaid, bhiodh iad daonnan a 'dèanamh muons agus cha tau no electrons. Ann an reaction de na pìosan, ged electrons agus electron neutrinos Thathar a 'cruthachadh agus a' sgrios, an t-suim fhathast gun atharrachadh. Tha seo a 'dol gu dealachaidh leptons a-steach trì seòrsachan, gach aon a' aca a dh'àithn leptons and accompanying neutrino.

Gus seo a lorg Particle feum glè mhòr agus air leth mothachail air lorgairean. Mar riaghailt, le lùth neutrinos ìosal a 'siubhal airson iomadh solas bliadhna gus an eadar-obrachadh leis a' chùis. Mar sin, a h-uile talamh deuchainnean còmhla riutha an crochadh air an tomhas beag eadar-obrachadh le bloigh a-clàraidh meud reusanta. Mar eisimpleir, ann an amharclann neutrino Sudbury, anns a bheil 1,000 tunna de trom uisge a 'dol tro na lorgair mu 1012 grèine neutrinos gach dàrna. Agus fhuair ach 30 gach latha.

Eachdraidh lorg

Wolfgang Pauli chiad postulated an robh pìosan ann an 1930. Aig an àm sin, bha duilgheadas ann, oir bha e coltach gun robh an cumhachd agus angular momentum nach eil a 'stòradh ann an beta crìonaidh. Ach Pauli thàinig a-mach ma tha eil a thèid a sgaoileadh neutrinos eadar-obrachadh neutral Particle, an lùth-glèidhteachais lagh Thèid beachdachadh. Italian-fiosaig Enrico Dùin ann an 1934 a leasachadh teòiridh beta crìonadh, agus thug e dhi an ainm an Particle.

A dh'aindeoin a h-uile ro-innse airson 20 bliadhna, neutrinos nach urrainn a bhith air a lorg dheuchainn, air sgàth a lag eadar-obrachadh leis a 'chùis. Seach na pìosan dealain a tha fo chasaid, chan eil iad an gnìomh dealan-feachdan, agus, mar sin, chan eil iad ag adhbharachadh ionization de nadur. Cuideachd, tha iad a 'toirt fa-near le nadur a-mhàin tro eadar-obrachadh lag beag fhorsa. Uime sin, tha iad a 'mhòr-chuid drùidhteach annta subatomic pìosan comasach air dol tro àireamh mhòr de dadaman sam bith gun a bhith ag adhbhrachadh ath-bhualadh. Cha robh ach 1 gu 10 billean de na pìosan a 'siubhal tro na fabric le astar co-ionnan ris an trast-thomhas na Talmhainn, le beachd protons no neutron.

Mu dheireadh, ann an 1956 a 'bhuidheann Ameireaganach a nàdar, air a stiùireadh le Frederick Reines aithris a' lorg a-mach an electron antineutrino. Ann an deuchainnean e antineutrinos radiated reactar niùclasach, gabhail le proton, a 'dèanamh neutrons agus positrons. Unique (is ainneamh) lùth-ainmean-sgrìobhte de mu dheireadh a-stuthan bha dhearbhadh air an robh an Particle.

Uairean uallach leptons muons Chaidh na thoiseach-tòiseachaidh airson an dèidh sin a 'comharrachadh an dàrna seòrsa neutrinos - muon. Bhith a 'comharrachadh a dhèanamh ann an 1962 air a' bhunait de na toraidhean na deuchainn ann an Particle accelerator. Àrd-lùth muons crìonadh neutrinos chruthachadh le pi-mesons agus a stiùireadh gus an lorgair mar sin bha e comasach sgrùdadh a dhèanamh air am barail le nadur. Ged a tha iad neo-thoilichte, a thuilleadh air seòrsachan eile de pìosan, a chaidh a lorg anns an tearc cùisean nuair a bha iad a 'gabhail ri protons no neutrons, muons, neutrinos muons, ach cha do electrons. Ann an 1998, American nàdar Leon Lederman, Melvin Schwartz agus Dzhek Shteynberger fhuair an Duais Nobel ann airson fiosaig a 'comharrachadh muon-neutrinos.

Ann am meadhan na 1970an, a 'neutrino fiosaig fhuair seòrsa eile uallach leptons - tau. Tau-neutrino agus tau-antineutrinos bha co-cheangailte ri seo an treas uallach lepton. Ann an 2000, nàdar aig Nàiseanta Accelerator lann. Enrico Dùin aithris a 'chiad deuchainneach' dearbhadh gun robh an seòrsa seo de pìosan.

cuideam

A h-uile seòrsa de neutrinos tha mass, a tha mòran nas lugha na gun robh na com-pàirtichean aca fo chasaid. Mar eisimpleir, deuchainnean a 'sealltainn gun tomad na electron-neutrino feumaidh iad a bhith nas lugha na 0,002% de electron tomad agus an t-suim de torran de na trì seòrsaichean bu chòir a bhith nas lugha na 0,48 eV. Tha an smuain airson iomadh bliadhna a tomad na Particle S e neoni, ged nach robh fianais làidir teòiridheach, carson a bu chòir dha a bhith mar sin. An uair sin, ann an 2002, an Sudbury Neutrino Amharclann a chaidh fhaighinn a 'chiad fianais dìreach a electron neutrinos a thèid a sgaoileadh le niuclasach ath-bhualaidhean ann an cridhe a' ghrian, cho fad 'sa tha iad a dhol troimhe, atharrachadh air an t-seòrsa. A leithid "oscillations" neutrino ghabhas ma aon no barrachd de na pìosan beag mass. Tha an sgrùdadh eadar Cosmic ghathan ann an àile na Talmhainn cuideachd a 'nochdadh an làthair tomad, ach tha tuilleadh dheuchainnean a tha a dhìth airson an tuilleadh mìneachadh ceart e.

stòran

Nàdair na stòran neutrinos - a rèidio-beò crìonadh de na h-eileamaidean taobh a-staigh na talmhainn, a tha a thèid a sgaoileadh aig a 'mhòr-sruth lùth-ìosal electron-antineutrino. Supernovae tha cuideachd advantageously neutrino iongantas, bho sin a-mhàin pìosan urrainn drùidheadh hyperdense stuth a chaidh a chruthachadh ann thairis rionnag; ach beag phàirt de lùth ga atharrachadh gu solas. Àireamhachadh a 'sealltainn gu bheil mu 2% de lùth na grèine - lùth neutrinos a stèidheachadh ann an ath-bhualaidhean de thermonuclear fusion. Tha e coltach gu bheil a 'mhòr chuid de na adhbhar dorcha na cruinne-cè air a dhèanamh suas de na neutrinos fhoillseachadh rè Big Bang.

fiosaig duilgheadasan

Sgìrean co-cheangailte ri neutrino astrophysics, agus eadar-mheasgte agus ag atharrachadh gu luath. -Dràsta cùisean a thàladh àireamh mhòr de deuchainneach agus teòiridheach oidhirpean, air na leanas:

• Dè na diofar neutrino tomadan?
• Ciamar a bhios iad a 'toirt buaidh iarmailte, a' Big Bang?
• oscillate iad?
• Can aon seòrsa neutrino tionndadh eile mar a tha iad a 'siubhal tro chùis agus fhànais?
• Tha neutrinos bunaiteach eadar-dhealaichte bho aca antiparticles?
• Ciamar a Stars collapse a chruthachadh Supernova?
• Dè an obair a tha neutrinos ann an iarmailte?

Aon de na trioblaidean leantainneach ùidh shònraichte a tha na cho-ainm grèine neutrino duilgheadas. Ainm seo a 'toirt iomradh air gu bheil rè iomadh talmhaidh deuchainnean a dhèanamh thairis air na 30 bliadhna, a' sìor amharc air na pìosan na bu lugha na riatanach gus lùth radiated leis a 'ghrèin. Aon fhuasgladh a tha an oscillation, ie. E. Tha an cruth-atharrachadh na electron neutrinos gu muon no tau rè an cuairt a Earth. Mar sin, ciamar math nas duilghe a thomhas-ìosal lùth muon no tau neutrinos, seòrsa seo cruth-atharrachadh a bhiodh a 'mìneachadh carson nach eil sinn a' faicinn an tomhas ceart de na pìosan air an Talamh.

An ceathramh Duais Nobel

Duais Nobel ann an Physics 2015 a bhuileachadh air Takaaki Kaji agus Artair Dòmhnallach airson a lorg an neutrino mass. B 'e seo an ceathramh coltach duais co-cheangailte ri deuchainneach tomhasan de na pìosan. Cuideigin a dh'fhaodadh a bhith aig a bheil ùidh ann a 'cheist carson a bu chòir dhuinn an aire cho mòr mu dheidhinn rudeigin a cha mhòr eadar-obrachadh le àbhaisteach chùis.

Tha gun urrainn dhuinn sin a lorgadh pìosan neo-mhaireannach, a tha na theisteanas air a 'chinne-daonna ealantachd. Bho na riaghailtean eòlaichean an cuspairean meacanaigeach, probabilistic, tha fios againn gu bheil, a dh'aindeoin 's gu bheil cha mhòr a h-uile neutrinos a' dol tro na Talmhainn, cuid dhiubh a bhios ag eadar-obrachadh leis. Tha lorgair tha comasach air meud mòr gu leòr a chlàradh.

Tha a 'chiad inneal a chaidh a thogail anns na seasgadan, domhainn ann leamsa ann an Dakota a Deas. Tha a 'chas air a lìonadh ann an 400 mìle. L lionn glanaidh. Air cuibheasach aon Particle neutrino làitheil eadar-obrachadh le dadam de clòrain, atharrachadh e gu argon. Chreidsinn, Raymond Davis, a bha an urra ris an lorgair, fidheall dòigh airson a lorg ioma-argon dadaman, agus ceithir deicheadan às dèidh sin, ann an 2002, airson iongantach seo innleadaireachd feat choisinn e an Duais Nobel.

reul ùr

Seach neutrinos weakly eadar-obrachadh mar sin, faodaidh iad a 'siubhal astar mòr. Iad a 'toirt sealladh dhuinn a-steach do na h-àiteachan sin a chaochladh cha bhiodh sinn air fhaicinn. Neutrinos lorg Davis, a chaidh a chruthachadh mar thoradh air ath-bhualaidhean niùclasach a ghabh àite ann an cridhe a 'ghrian, agus bha iad comasach air seo fhàgail uabhasach tiugh agus Cathair dìreach seach nach eil iad ag eadar-obrachadh còmhla ri feadhainn eile a' chùis. Faodaidh tu fiù 's a lorg neutrinos a thèid a sgaoileadh bho na meadhan an spreadh rionnag aig astar barrachd air ceud mìle solas-bliadhna bhon Talamh.

A thuilleadh air sin, tha na pìosan a dhèanamh comasach sùil a chumail ann an cruinne-cè a Fìor sgèile beag, fada nas lugha na an fheadhainn a tha ann a bhios a 'coimhead a-steach an Large Hadron Collider ann an Geneva, a lorg an boson Higgs. 'S e an adhbhar seo a Nobel dhùin a' Chomataidh a 'buileachadh an Duais Nobel airson a lorg an neutrino de sheòrsa eile.

dìomhair gainnead

Nuair a Ray Davis fa'near grèine neutrinos, fhuair e ach an treas cuid de na dùil shùim. As nàdar a 'creidsinn gu bheil an t-adhbhar airson seo na bochdan eòlas astrophysics an Sun:' s dòcha dhealraich subsoil modail overestimated an t-suim a dhèanamh ann a neutrino. A dh'aindeoin sin, airson iomadh bliadhna, fiù 's às dèidh na grèine modailean air leasachadh, an easbhaidh fhathast. Nàdar a phàigh aire do chomasachd eile: an trioblaid a dh'fhaodadh a bhith co-cheangailte ri ar tuigse de na pìosan. A rèir an teòiridh, an sin bhuadhaich iad nach robh a 'chuideam. Ach tha cuid de nàdar air an argamaid gu bheil gu dearbh na pìosan a tha infinitesimal tomad, agus bha tomad seo an t-adhbhar airson an dìth.

Trì-cheannach Particle

A rèir an teòiridh neutrino oscillations, ann an nàdar, tha trì diofar sheòrsaichean de orra. Ma Particle tha tomad, mar a tha e a 'gluasad urrainn e dol seachad bho aon seòrsa gu seòrsa eile. Trì seòrsaichean - electrons, muons agus tau - ann an eadar-obrachadh le nadur Faodar atharrachadh gu co-fhreagarrach uallach Particle (electron agus muon tau leptons). "Oscillation" air sgàth eòlaichean an cuspairean meacanaigeach. neutrino-seòrsa nach eil e daonnan. Tha e ag atharrachadh thar ùine. Neutrinos, a thòisich beò mar phost-dealain, faodaidh Cuir a-steach muon, agus an uair sin air ais. Mar sin, Particle, a chaidh a chruthachadh ann an cridhe a 'ghrian, air an rathad gu na Talmhainn Faodar àm gu àm thionndadh muon neutrinos agus a chaochladh. Bho Davis lorgair dh'fhaodadh a lorgadh a-mhàin electron-neutrinos, a dh'fhaodadh leantainn gu niuclasach transmutation de chlòirin ann an argon, bha e coltach a ghabhas a dhìth neutrino thionndaidh seòrsachan eile. (Tha e a 'tionndadh a-mach gun neutrinos oscillate taobh a-staigh an Sun, agus nach ann air an rathad gu na Talmhainn).

Chanada deuchainn

An aon dòigh gus deuchainn a bha seo a chruthachadh lorgair a bha ag obair airson a h-uile trì seòrsachan de neutrinos. A 'tòiseachadh bho na 90an Arthur McDonald de Oilthigh na Banrigh ann an Ontario, bha e os cionn an sgioba, a tha a dhèanamh ann a' mhèinn ann an Sudbury, Ontario. Stàladh anns tunna de trom uisge, a 'toirt air iasad le an Riaghaltais an Canada. Frasan trom uisge a tha tearc, ach tha an nàdarra riochd uisge, anns an haidridean proton anns a bheil fear a tha a chur an àite a truime isotope deuterium, a tha a 'gabhail a-steach proton agus neutron. Riaghaltas Chanada tasgadh an-dràsta trom uisge, m. K. Tha e air a chleachdadh mar fionnarachaidh ann an reactar niùclasach. A h-uile trì seòrsachan de neutrinos dh'fhaodadh sgrios deuterium a chruthachadh protons agus neutrons, an neutrons agus an uair sin air an cunntadh. Detector clàraichte mu dheidhinn trì tursan an àireamh an coimeas ri Davis - dìreach an t-suim as an dùil an Sun modailean. Tha seo a 'moladh gu bheil an electron-neutrinos urrainn oscillate ann an seòrsachan eile.

Japanese deuchainn

Feadh an aon àm, Takaaki Kadzita bho Oilthigh Tokyo a dhèanamh iongantach eile fheuchainn. A lorgair a chur suas ann an toll ann an Iapan chlàradh neutrinos a 'tighinn, chan ann bho taobh a-staigh a' ghrian, agus bho na h-àrd àile. Ann proton de thubaistean Cosmic ghathan ris an àile air an cruthachadh frasan de na pìosan eile, nam measg muon neutrinos. Anns a 'mhèinn a tha iad air atharrachadh gu haidridean nuclei ann muons. Detector Kadzity faiceadh pìosan a 'tighinn ann an dà stiùiridhean. Nithean thuit bho gu h-àrd, a 'tighinn às an àile, fhad' sa tha feadhainn eile a 'gluasad bhon a' bhonn. Tha an àireamh de pìosan a bha eadar-dhealaichte, a 'bruidhinn mu dheidhinn an diofar nàdar - bha iad aig amannan eadar-dhealaichte ann a oscillatory cearcall.

Revolution ann an Saidheans

Tha e a h-uile annasach is iongantach, ach carson a neutrino oscillations agus tomad a 'tarraing aire cho mòr? An t-adhbhar a tha sìmplidh. Ann an ìre bhunaiteach modail Particle fiosaig, air a leasachadh thar nan leth-cheud bliadhna mu dheireadh den fhicheadamh linn, a tha gu ceart a 'toirt iomradh air a h-uile beachdan eile ann accelerators agus deuchainnean eile, an neutrinos bha gu bhith massless. Tha a 'lorg neutrino mass' sealltainn gu bheil rudeigin a dhìth. Tha Coitcheann Modail Chan eil e deiseil. Missing eileamaidean fhathast ri lorg - le cuideachadh an Large Hadron Collider no eile, air nach eil fhathast mas-fhìor a chruthachadh inneal.