ОбразуванеНаука

Неутрино частиците: определение, свойства, описание. неутрино трептения - него ...

Neutrino - една елементарна частица, която е много подобна на електрона, но няма електрически заряд. Тя е с много малка маса, която дори може да бъде нула. От масата на неутриното зависи от скоростта. Разликата във времето на пристигане и лъч на частиците е 0,0006% (± 0,0012%). През 2011 г. е било установено през експеримента OPERA, че скоростта превиши скоростта на светлината неутрино, но независимо от това преживяване не е потвърдил.

В неуловим частицата

Това е една от най-често срещаните елементи на Вселената. Тъй като тя си взаимодейства с много малко значение, че е невероятно трудно да се открие. Електрони и неутрино не участват в силната ядрена сила, но също толкова участват в слабите. Частици, имащи подобни свойства се наричат лептони. В допълнение към електрон (позитрон и античастици), посочена зарежда лептони мюоните на (200 електрон маса), тау (3500 електрон маса), и тяхното античастицата. Те се наричат: електрон, мюон и тау неутрино. Всеки от тях има antimaterial компонент, наречен антинеутрино.

Muon и тау, като електрон, имат придружаващите частици. Тя мюон и тау неутрино. Три вида частици различни един от друг. Например, когато мюон неутрино взаимодействат с целта, те винаги произвеждат мюони и никога тау или електрони. В реакцията на частиците, въпреки че са създадени и унищожени електрони и електронни неутрино, сумата им остава непроменена. Този факт води до разделяне лептони в три типа, всеки от които притежава заредените лептони и придружаващия неутрино.

За да се открие тази частица изисква много голям и много чувствителни детектори. Като правило, с нисък разход на енергия неутрино ще пътуват в продължение на много светлинни години до взаимодействието с материята. Следователно всички наземни експерименти с тях разчитат на измерването на една малка част, която взаимодейства с регистратори разумен размер. Например, в неутрино за наблюдение Съдбъри, съдържащ 1000 тона на тежка вода преминава през детектора за 1012 слънчеви неутрино в секунда. И само 30 на ден намерен.

История на откриването

Волфганг Паули първи постулира съществуването на частици през 1930 г. По това време е имало проблем, защото изглежда, че енергията и ъглов момент не се съхраняват в бета разпад. Но Паули посочи, че ако не се излъчва неутрино взаимодействат неутрални частици, на закона за опазване на енергия ще се спазва. Италиански физик Енрико Ферми през 1934 г., разработена теорията на бета разпад, и й дава името на частицата.

Въпреки всички прогнози за 20 години, неутрино не може да бъде открит експериментално поради слабото взаимодействие с материята. Тъй като частиците са електрически заредени, те не действат електромагнитни сили, и, следователно, те не причиняват йонизация на веществото. Освен това, те реагират с веществото само чрез слабите взаимодействия лека сила. Следователно, те са най-проникващи елементарните частици, способни да преминава през голям брой атоми, без да причини реакция. Само 1-10000000000 на тези частици, които преминават през тъканта на разстояние равно на диаметъра на Земята, реагира с протони или неутрони.

Най-накрая, през 1956 г. група американски физици, водена от Фредерик Рейнс съобщи откриването на електрон антинеутрино. В експерименти antineutrinos излъчена ядрен реактор, взаимодействие с протонна, образувайки неутрони и позитрони. Уникални (и редки) енергийни подписи на последните продукти е доказателство за съществуването на частицата.

Откриване заредените лептони мюони е отправна точка за последваща идентификация на неутрина втори тип - мюон. Тяхната идентификация се извършва през 1962 г. въз основа на резултатите от експеримента в ускорител на частици. Високоенергийни неутрино мюони разпад образувани чрез пи-мезони и насочени към детектора, така че е възможно да се провери тяхната реакция с веществото. Въпреки факта, че те не са реактивни, както и други видове частици, беше установено, че в редките случаи, когато те реагират с протони или неутрони, мюони, неутрино мюони, но никога не електрони. През 1998 г. американски физици Леон Ледерман, Мелвин Шварц и Dzhek Shteynberger бяха наградени с Нобелова награда за физика за определяне на мюон-неутрино.

В средата на 1970 г., физиката на неутрино, натрупан друг вид заредени лептони - тау. Тау-тау неутрино и-antineutrinos са били свързани с тази трета обвинен лептонно. През 2000 г. физици от Националния Accelerator Laboratory. Енрико Ферми съобщи първия експериментален доказателства за наличието на този вид на частици.

тегло

Всички видове неутрино имат маса, която е много по-малко от това на техните партньори таксуват. Например, експериментите показват, че масата на електрон-неутриното трябва да бъде по-малко от 0,002 процента от масата на електрони и сумата от масите на трите сортове трябва да бъде по-малко от 0.48 ЕГ. Мисълта продължение на много години, че масата на частицата е нула, въпреки че няма непреодолими теоретични доказателства, защо тя трябва да бъде по този начин. След това, през 2002 г., Обсерваторията на Sudbury Neutrino е получено първото директно доказателство, че електрон неутрино, излъчвана от ядрени реакции в ядрото на слънцето, толкова дълго, тъй като те преминават през нея, промените типа. Такива "трептения" неутрино възможно, ако една или повече от частиците имат малка маса. Техните проучвания на взаимодействието на космическите лъчи в земната атмосфера също показват наличието на маса, но са необходими допълнителни експерименти, за да го определи по-точно.

източници

Естествени източници на неутрино - една радиоактивното разпадане на елементи в рамките на земята, което се излъчва по-голям поток от нискоенергиен електрон-антинеутрино. Свръхновите също благоприятно Neutrino явление, тъй като тези частици могат да проникнат само hyperdense материал образува в срутване звезда; само малка част от енергията се превръща в светлина. Изчисленията показват, че около 2% от слънчевата енергия - енергията неутрина образувани в реакции на термоядрен синтез. Много е вероятно, че повечето от тъмната материя на Вселената е съставена от неутрино, произведени по време на Големия взрив.

проблеми по физика

Области, свързани с неутрино астрофизиката и разнообразни и бързо развиващите се. Актуални проблеми, които привличат голям брой експериментални и теоретични усилия, както следва:

  • Какви са различните неутрино масите?
  • Как те се отразяват на космологията, Големия взрив?
  • те се люлее?
  • Може ли един вид неутрино се превръща в друг, тъй като те преминават през материята и пространство?
  • Има неутрино коренно различни от техните античастици?
  • Как звездите се срине за формиране на свръхнова?
  • Каква е ролята на неутрино в космологията?

Един от най-дългогодишните проблеми на особен интерес е така наречената слънчева неутрино проблема. Това име се отнася до факта, че в продължение на няколко наземни експерименти, проведени през последните 30 години, непрекъснато се наблюдава частиците по-малки от необходимото за производство на енергията, излъчвана от слънцето. Едно възможно решение е колебанието, т.е.. Е. Превръщането на електронни неутрино да мюон или тау време на пътуването на Земята. Така че колко по-трудно да се измери ниско потребление на енергия мюон или тау неутрино, този вид трансформация би обяснило защо ние не виждаме точното количество частици на Земята.

Четвърто Нобелова награда

Нобелова награда по физика 2015 г. бе присъдена на Takaaki Kaji и Артър Макдоналд за откриване на маса неутрино. Това е четвъртият подобен награда, свързана с експериментални измервания на тези частици. Някой може да се интересуват от въпроса, защо трябва да ни е грижа толкова много за нещо, което едва си взаимодействат с обикновената материя.

Фактът, че може да открие тези преходни частици, е доказателство за човешката изобретателност. Тъй като правилата на квантовата механика, вероятностни, ние знаем, че въпреки факта, че почти всички от неутрино преминават през Земята, някои от тях ще си взаимодействат с него. Детекторът може да е достатъчно голям размер се регистрира.

Първото такова устройство е построена през шейсетте години, дълбоко в мина в Южна Дакота. Валът се изпълни в 400 хиляди. Почистване L течност. Като цяло неутрино една частица дневно взаимодейства с атом хлор, превръщане в аргон. Невероятно, но Реймънд Дейвис, който е бил отговорен за детектора, изобретил метод за откриване на множество аргонови атоми, и четири десетилетия по-късно, през 2002 г., за тази невероятна инженерно постижение той е удостоен с Нобелова награда.

новият астрономията

Тъй като неутрино взаимодействат толкова слабо, те могат да пътуват на големи разстояния. Те ни дават поглед към местата, които иначе никога нямаше да се видят. Неутрино открива Дейвис, образувани в резултат на ядрени реакции, които се състояха в сърцето на слънцето, и са в състояние да напусне този невероятно гъста и горещия стол, само защото те не взаимодействат с други въпроси. Можете дори да се открие неутрино, отделяни от центъра на разглобен звезда на разстояние от повече от сто хиляди светлинни години от Земята.

В допълнение, тези частици дават възможност да се наблюдава Вселената в много малкия си мащаб, много по-малки от тези, в които може да се погледне в Големия адронен ускорител в Женева, открили Хигс бозон. Именно поради тази причина, че Нобеловия комитет реши да присъди Нобеловата награда за откриването на неутриното от друг тип.

мистериозен недостиг

Когато Рей Дейвис наблюдава слънчеви неутрино, той открил само една трета от очакваното количество. Повечето физици смятат, че причината за това е слабото познаване на астрофизиката на Слънцето: може би блестеше недра модел надценява количеството, произведено в своята неутрино. Независимо от това, в продължение на много години, дори и след като слънчевите модели са се подобрили, дефицитът остава. Физиците са обърнали внимание и друга възможност: проблемът може да е свързан с нашето възприятие на тези частици. Според теорията, тогава надделя те не са имали теглото. Но някои физици твърдят, че всъщност частиците имат безкрайно маса и тази маса е причината за липсата им.

Три лице частиците

Според теорията на неутрино трептения, в природата, има три различни вида им. Ако една частица има маса, която, докато се движи тя може да премине от един вид в друг. Три вида - електрони, мюони и тау - във взаимодействието с веществото, могат да бъдат превърнати до съответния заредена частица (електрони и мюон тау лептони). "Трептене" се дължи на квантовата механика. вид неутрино не е постоянен. Той се променя с течение на времето. Неутрино, която започна съществуването си като електронна поща, може да се превърне в мюон, а след това обратно. Така, частиците, оформен в основата на слънцето, по пътя на Земята може да бъде периодично превръща в мюон неутрино и обратно. От Дейвис детектор може да се открие само електронно-неутрино, които биха могли да доведат до трансмутация на хлор в аргон, изглежда възможно, че липсващите неутрино се превърна в други видове. (Оказва се, че неутриното се люшка във вътрешността на Слънцето, а не по пътя към Земята).

Канадската експеримента

Единственият начин да проверите това е да се създаде детектор, който е работил за всички три вида неутрино. Започвайки от 90-те години Артур McDonald на университета Куинс в Онтарио, той ръководи екипа, който се провежда в мина в Съдбъри, Онтарио. Монтаж съдържа тона тежка вода, при условие заем от правителството на Канада. Тежка вода е рядко, но естествено срещащата се форма на вода, където водородът съдържащ един протон се заменя с по-тежки изотопи си деутерий, който съдържа протон и неутрон. Канадското правителство складирани тежка вода, м. К. Той се използва като охладител в ядрен реактор. И трите вида неутрино могат да унищожат деутерий да се образува протоните и неутроните, неутроните и след това преброени. Детектор регистрирани около три пъти повече от броя в сравнение с Дейвис - точно сумата, която най-добре прогнозира моделите слънцето. Това предполага, че електронът-неутрина може да се люшка в другите си видове.

японски експеримент

Приблизително по същото време, Takaaki Kadzita от университета в Токио, проведено друг забележителен експеримент. Детектор монтиран в шахтата в Япония записани неутрино идват не от вътрешността на Слънцето, а от горните слоеве на атмосферата. В протонни сблъсъци на космическите лъчи с атмосферата се образува душове на други частици, включително мюон неутрино. В мината те се превръщат в водородни ядра в мюони. Детектор Kadzity виждаше частици, идващи в две посоки. Някои падна отгоре, и от атмосферата, а други се движат от дъното. Броят на частици беше различно, че говори за различен своя характер - те са в различни моменти от своя цикъл на колебание.

Революция в науката

Това е всички екзотични и изненадващи, но защо неутрино трептения и масата привличат толкова много внимание? Причината за това е проста. В стандартния модел на физиката на елементарните частици, разработен през последните петдесет години на ХХ век, който правилно описва всички други наблюдения в ускорители и други експерименти, неутрина бяха да бъде безтегловни. Откриването на неутрино маса показва, че нещо липсва. Стандартният модел не е завършен. Липсващи елементи все още предстои да бъдат открити - с помощта на Големия адронен ускорител или другата страна, все още не е създадена виртуална машина.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 bg.birmiss.com. Theme powered by WordPress.