중성미자 입자 : 정의, 속성에 대한 설명. 중성미자 진동 - 그 ...

중성미자 - 전자 매우 비슷하지만 더 전하가없는 기본 입자. 심지어 제로 될 수있는 매우 작은 질량을 가지고 있습니다. 중성미자의 질량에서 속도에 따라 달라집니다. 도착 입자 빔의 시간차는 0,0006 % (± 0,0012 %)이다. 2011 년, 그것은 속도가 빛 중성미자의 속도를 초과 OPERA 실험시에 설립되었다, 그러나이 경험의 독립은 확인되지 않았습니다.

애매 입자

이 우주에서 가장 흔한 입자 중 하나입니다. 이 문제와 거의 상호 작용 때문에 감지하기 매우 어렵습니다. 전자 및 중성미자는 강한 핵력에 참여하지만, 똑같이 약한에 참여하지 않습니다. 이러한 특성을 갖는 입자는 렙톤이라고합니다. 전자 (양전자 및 반입자) 외에도, 청구의 렙톤 뮤온 (200 전자 질량), 타우 (3500 전자 질량), 및 그 반입자 함. 그들은라고 : 전자, 뮤온과 타우 중성미자. 그들 각각은 중성미자라는 antimaterial 구성 요소를 가지고있다.

뮤온과 타우, 전자와 같이 첨부 된 입자를 갖는다. 그것은 뮤온과 타우 중성미자. 서로 다른 입자의 세 가지 유형. 뮤온 중성미자가 대상과 상호 작용 예를 들어, 그들은 항상 뮤온 결코 타우 또는 전자를 생산하고 있습니다. 전자 및 전자 중성미자가 생성되고 파괴되어 있지만, 입자의 반응에서, 그들의 합은 변하지 않는다. 이 사실은 충전 렙톤 및 첨부 중성미자를 가지고 각각의 세 가지 유형으로 분리 렙톤에 연결됩니다.

이 입자가 매우 크고 매우 민감한 검출기를 필요 감지합니다. 낮은 에너지 중성미자와 원칙적으로 문제와의 상호 작용에 많은 빛 년 동안 여행 할 것이다. 따라서, 이들 모든 지상 실험 등록 적당한 크기와 상호 작용하는 작은 부분의 측정에 의존한다. 예를 들어, 중성미자 관측소 서드에 중수 1,000 톤 함유 초당 약 1012 태양 중성미자 검출기를 통과한다. 그리고 30 일 당을 발견했다.

발견의 역사

이 에너지와 각운동량은 베타 붕괴에 저장되지 듯 때문에 볼프강 파울리는 첫째, 문제가 발생했습니다, 그 당시 1930 년에 입자의 존재를 가정. 그러나 파울리는 중성 입자가 상호 작용하는 중성미자가 방출되지 않은 경우 지적 에너지 보존 법칙이 관찰됩니다. 1934 년 이탈리아의 물리학 자 엔리코 페르미는 베타 붕괴의 이론을 개발하고, 그녀에게 입자의 이름을 주었다.

20 년 동안 모든 예측에도 불구하고, 중성미자는 인해에 실험적으로 감지 할 수없는 약한 상호 작용 문제와. 입자가 전기적으로 충전되기 때문에, 그들은 따라서 그들은 물질의 이온화를 일으키지 않는, 전자기 힘을 작용하지 않습니다. 또한, 그들은 약한 상호 작용에 약간의 힘을 통해 물질과 반응. 따라서, 이들은 어떤 반응을 일으키지 않고 큰 원자 번호를 통과 할 수있는 가장 관통 소립자이다. 단 1 지구의 직경과 동일한 거리만큼 이동하는 패브릭을 통해 이들 입자 10 억 양성자 또는 중성자 반응.

마지막으로, 1956 년 프레데릭 레인스가 이끄는 미국의 물리학 자 그룹은보고 된 전자 중성미자의 발견. 실험에서는 중성자와 양전자 형성 양성자와 반응, 방사 원자로 antineutrinos. 부산물 후자의 고유 (희귀) 에너지 서명은 입자의 존재를 증명했다.

뮤온 - 이후 두 번째 종류의 중성미자의 식별을위한 출발점은 충전 렙톤의 뮤온을했다 엽니 다. 이들 식별은 입자 가속기의 실험 결과에 기초하여 1962 년에 수행 하였다. 고 에너지 감쇠 뮤온 중성미자 파이 중간자 형성하고있는 물질과의 반응을 조사 할 수 있도록 하였다 검출기에 관한 것이다. 그들은 비 반응성뿐만 아니라 입자의 다른 유형 있다는 사실에도 불구하고,이 드문 경우가 양성자 또는 중성자, 뮤온 중성미자 뮤온과 반응 할 때 발견하지만, 전자들되지 않았다. 1998 년 미국의 물리학 자 레온 레더만, 멜빈 슈워츠와 Dzhek Shteynberger는 뮤온 - 중성미자의 식별을 위해 물리학 노벨상을 수상했다.

타우 - 1970 년대 중반, 중성미자 물리학 충전 렙톤의 다른 종류를 얻었다. 타우 - 타우 중성미자 antineutrinos이 제 청구 렙톤과 연관되었다. 2000 년, 국립 가속기 연구소의 물리학 자. 엔리코 페르미 입자의 이러한 유형의 존재의 첫 번째 실험적 증거를보고했다.

무게

중성미자 모든 종류의 충전 파트너보다 훨씬 적은 질량을 보유하고 있습니다. 예를 들어, 실험 전자 중성미자의 질량은 전자의 질량과 세 종류의 질량의 합계 미만의 0.002 %는 0.48 eV의보다 작아야이어야 나타낸다. 그것은 그렇게되어야하는 이유 더 강력한 이론적 근거가 없었다하지만 몇 년에 대한 생각은 입자의 질량은 제로이다. 이어서, 2002 년 서드 중성미자 관측소 전자 중성미자만큼 그들이 통과 할 때, 그 종류를 변경 태양 중심 핵 반응에 의해 방출 된 최초의 직접적인 증거를 얻었다. 입자의 하나 이상의 작은 질량을 가능한 한 이러한 "진동"중성미자. 그들의 연구 지구 대기에서 우주선의 상호 작용은 대량의 존재를 나타냅니다 만, 추가 실험을보다 정확하게 정의 할 필요가있다.

소스

중성미자 천연 공급원 - 저에너지 전자 중성미자의 큰 흐름으로 방출되어 지구 내의 요소의 방사성 붕괴. 초신성은이 입자는 붕괴 스타 형성 hyperdense 물질을 침투 할 수 있기 때문에 유리하게 현상, 중성미자이다; 단지 에너지의 작은 부분은 광으로 변환된다. 계산은 태양 에너지의 약 2 %를 보여 -에 형성된 에너지 중성미자 원자핵의 반응을 융합. 우주의 암흑 물질의 대부분이 빅뱅 중에 생성 된 중성미자들로 구성되어 가능성이 높습니다.

물리 문제

지역 천체 물리학을 중성미자 관련, 그리고 다양하고 빠르게 진화. 실험 및 이론적 인 노력의 큰 숫자를 유치 현재 문제 다음 :

• 다른 중성미자의 질량은 무엇입니까?
• 그들은 어떻게, 빅뱅 우주론에 영향을 미칠 수 있습니까?
• 그들은 진동?
• 그들은 물질과 공간을 통해 여행 할 수 중성미자의 한 가지 유형의 또 다른 변신?
• 중성미자는 반입자 근본적으로 다르다 있습니까?
• 어떻게 초신성을 형성 붕괴 별?
• 우주론에서 중성미자의 역할은 무엇인가?

특히 관심의 오랜 문제 중 하나는 소위 태양 중성미자 문제입니다. 이 이름은 지난 30 년에 걸쳐 실시한 여러 지상파 실험을하는 동안 지속적으로 태양 복사 에너지를 생산하기 위해 필요한 것보다 입자가 작아 관찰한다는 사실을 의미합니다. 하나의 가능한 해결책은, 예를 발진한다. E.는 전자 중성미자의 변환 지구로 여행 중에 또는 뮤온 타우하기. 우리가 지구에서 입자의 권리 금액이 표시되지 않는 이유는 그래서 낮은 에너지 뮤온이나 타우 중성미자를 얼마나 더 어려워을 측정하기 위해, 변환의이 종류는 설명 할 것입니다.

네 번째 노벨상

물리학 2015 년 노벨상은 중성미자 질량의 검출을위한 타카아키 카지와 아서 맥도날드을 수상했다. 이는 이러한 입자의 실험적인 측정과 관련된 네 번째 유사 수상했다. 누군가는 우리가 거의 일반적인 문제와 상호 작용 무엇인가에 대해 많이 관심을 가져야하는 이유의 문제에 관심이있을 수 있습니다.

우리는 이러한 임시 입자를 검출 할 수있는 사실은, 인간의 독창성 증거입니다. 양자 역학, 확률의 규칙 때문에, 우리는 거의 모든 중성미자가 지구를 통과한다는 사실에도 불구하고, 그들 중 일부는 그것과 상호 작용하는 것을 알고있다. 검출기는 충분히 큰 크기를 등록 할 수있다.

첫 번째와 같은 장치는 깊은 사우스 다코타 광산에서, 60 년대에 지어졌다. 샤프트는 40 만. L 청소 유체에 가득 차 있었다. 평균 한 입자 중성미자 매일 아르곤로 변환, 염소 원자와 상호 작용한다. 놀랍게도, 검출기에 대한 책임 레이몬드 데이비스, 여러 아르곤 원자의 검출 방법을 발명, 4 년이 지난 2002 년,이 놀라운 기술의 위업에 대해 그는 노벨상을 수상했다.

새로운 천문학

중성미자는 매우 약하게 상호 작용 때문에, 그들은 먼 거리를 여행 할 수 있습니다. 그들은 우리에게 그렇지 않으면 우리가 보지 못했을 장소 엿볼을 제공합니다. 중성미자는 태양의 중심부에서 일어난 핵 반응의 결과로 형성 데이비스, 발견, 그들은 다른 문제와 상호 작용하지 않는 이유만으로이 매우 조밀하고 뜨거운 자리를 떠날 수 있었다. 당신은 지구에서보다 십만 광년의 거리에서 분해 별의 중심에서 방출되는 중성미자를 검출 할 수있다.

또한,이 입자가 가능 제네바에있는 강 입자 충돌기로 볼 수있는 것보다 훨씬 더 작은 매우 작은 규모의 우주를 관찰 할 수 있도록, 발견 된 힉스 보손을. 그것은 노벨위원회는 다른 종류의 중성미자의 발견에 대한 수상에 노벨상을 결정이 이유입니다.

신비의 부족

레이 데이비스 태양 중성미자를 관측 할 때, 그는 예상 수량의 세 번째를 발견했다. 대부분의 물리학 자들은 그 이유는 태양의 천체 물리학의 가난한 지식이라고 생각 : 아마도 지하 자원 모델은 중성미자에서 생산되는 양을 과대 평가 빛났다. 그럼에도 불구하고, 몇 년 동안, 태양 모델을 개선 한 후에도 적자는 남아 있었다. 물리학 자들은 또 다른 가능성에주의를 지불 : 문제는이 입자의 우리의 인식과 관련이있을 수 있습니다. 이 이론에 따르면, 그 때 무게를하지 않았다 우세. 그러나 일부 물리학 자들은 실제로 입자가 미소 질량을 가지고 있다고 주장했으며,이 질량은 부족의 이유였다.

세 직면 입자

중성미자 진동의 이론에 따르면, 자연, 그 중 세 가지 유형이있다. 입자는 질량이있는 경우가 이동함에 따라, 그 한 유형에서 다른 유형으로 전달할 수있다. 세 가지 유형 - 전자, 뮤온과 타우 - 물질과의 상호 작용은 대응하는 대전 입자 (전자와 뮤온 타우 렙톤)로 전환 될 수있다. "진동은"양자 역학 때문이다. 중성미자 유형은 일정하지 않습니다. 그것은 시간이 지남에 따라 변경됩니다. 전자 메일로 그 존재를 시작했다 중성미자는 당시 뮤온으로 전환하고 있습니다. 따라서, 지구로가는 길에, 태양의 핵심에 형성된 입자는 주기적으로 뮤온 중성미자와 그 반대로 변환 할 수 있습니다. 데이비스 검출기 아르곤 염소 핵 변성을 초래할 수에만 전자 중성미자를 검출 할 수 있기 때문에, 누락 중성미자 다른 종류로 설정 가능한 것을 보였다. (이 중성미자는 태양 내부, 그리고 지구로가는 길에 진동 것으로 나타났다).

캐나다 실험

이를 테스트 할 수있는 유일한 방법은 중성미자의 세 가지 유형의 근무 검출기를 만드는 것이 었습니다. 온타리오 퀸스 대학의 90 년대 아서 맥도날드에서 시작, 그는 서드 베리, 온타리오 광산에서 수행 팀을 이끌었다. 설치는 캐나다 정부가 대출을 제공, 중수의 톤이 포함되어 있습니다. 중수는 드물지만 하나 개의 양성자를 함유하는 수소가 수소 이온 및 중성자를 포함하는 그것의 무거운 동위 원소 중수소로 치환 물의 자연 발생 형태. 캐나다 정부는 m을 중수를 비축. K.은 원자로의 냉각재로 사용됩니다. 중성미자의 세 가지 유형은 양성자와 중성자, 계산 후 중성자를 형성하는 중수소를 파괴 할 수있다. 감지기는 데이비스에 비해 약 3 배 번호를 등록 - 가장 일 모델 예측을 정확하게 양을. 이 전자 중성미자가 다른 종류의 진동 수 있음을 시사한다.

일본어 실험

비슷한시기에, 도쿄의 대학에서 타카아키 Kadzita 다른 놀라운 실험을 실시했다. 일본의 샤프트에 장착 된 검출기는 중성미자는 태양의 내부에서하지오고, 그리고 대기권에서 기록했다. 대기와 우주선의 양성자 충돌에서 뮤온 중성미자를 포함한 다른 입자의 샤워 형성된다. 광산에서 그들은 뮤온 수소 핵으로 변환됩니다. 감지기 Kadzity는 입자가 두 방향으로 오는 것을 볼 수 있습니다. 다른 사람이 바닥에서 이동하는 동안 일부는 대기로부터 오는 위에서 떨어졌다. 입자의 수는 서로 다른 성격에 대한 이야기가 달랐다 - 그들은 그 진동주기의 다른 지점에서 있었다.

과학 혁명

그것은 모든 이국적이고 놀라운, 그런데 왜 중성미자 진동과 질량이 너무 많은 관심을 끌기입니까? 이유는 간단하다. 제대로 가속기 및 다른 실험에서 다른 모든 관찰을 설명하는 20 세기의 지난 50 년에 걸쳐 개발 한 초등 입자 물리학의 표준 모형에서는 중성미자가 질량이없는 것으로했다. 중성미자 질량의 발견은 뭔가가 누락되어 있음을 나타냅니다. 표준 모델이 완료되지 않았습니다. 아직 발견되는 요소를 누락 - 대형 강 입자 충돌 장치 또는 기타의 도움으로, 아직 가상 머신을 생성하지 않았다.