neutrino

A neutrínók vannak elektromosan semleges elemi részecskék nagyon kis tömegű . Az elemi részecskefizika standard modelljében a neutrínóknak három típusa ( generációja ) van: elektron-, müon- és tau-neutrínók. Minden neutrino generáció magában foglalja a neutrínót és annak anti-neutrínóját . A neutrino nevet Enrico Fermi javasolta a Wolfgang Pauli által feltételezett részecskére, és az (az olasz kicsinyítő ino szerint ) kicsi, semleges részecskét jelent.

Amikor a neutrínók kölcsönhatásba lépnek az anyaggal, sok más ismert elemi részecskével ellentétben csak gyenge interakciós folyamatok játszódnak le. Az elektromágneses és erős kölcsönhatáshoz képest a reakciók nagyon ritkán fordulnak elő. Ezért a neutrínónyaláb is nagy anyagvastagságokon megy keresztül - pl. B. az egész földön - még ha bizonyos gyengüléssel is jár. A neutrínók kimutatása kísérletekben ennek megfelelően bonyolult.

A standard modell összes elemi részecskéje: a zöld a lepton, az alsó sor a neutrínó

A neutrino detektorokban megfigyelt neutrínók származási helye szerint meg lehet különböztetni

• kozmikus neutrínók (űr)
• nap neutrínók (nap)
• légköri neutrínók (földi légkör)
• Geoneutrinos (a Föld belseje)
• Reaktor neutrínók (nukleáris reaktorok)
• Neutrínók gyorsító kísérletekből

Kutatástörténet

Az neutrino első képe egy buborékkamrában , folyékony hidrogénnel töltve az Argonne Nemzeti Laboratóriumban 1970-től. Egy neutrino ütközik egy protonnal . A reakció a kép jobb oldalán zajlott, ahol három sáv összefut. A neutrinsugarat olyan pozitív töltésű pionok bomlásából nyertük , amelyek egy berillium célpont protonnyalábbal történő bombázásával jöttek létre.

Felső kép (tükrözött és eltérő kontrasztú) rajzolt nyomokkal: Láthatja a reakciót . A bal alulról érkező (láthatatlan) muon neutrino ( ) ütközik egy folyékony hidrogén protonnal (p) . A reakció végterméke egy pozitív töltésű pion ( ) és egy negatív töltésű müon ( ). A részletes reakciót a neutrínó a kvarkok az a proton által közvetített egy W-bozon ( gyenge kölcsönhatás ) látható vázlatosan, hogy a jogot a nyomait.${\ displaystyle \ nu _ {\ mu} + p \ rightarrow \ pi ^ {+} + \ mu ^ {-} + p}$${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$${\ displaystyle \ pi ^ {+}}$${\ displaystyle \ mu ^ {-}}$

A radioaktív béta-mínusz bomlás során kezdetben csak egy kibocsátott elektron volt megfigyelhető. A megmaradt maggal együtt ez két test problémának tűnt (lásd még a kinematikát (részecskefolyamatok) ). Ez csak akkor magyarázhatja a béta elektronok folyamatos energiaspektrumát, ha feltételezzük, hogy megsértik az energia megmaradásának törvényét . Ez arra késztette Wolfgang Paulit , hogy egy új elemi részecskét fogadjon el, amelyet - a detektorok nem figyelnek meg - az elektronnal egy időben bocsát ki a magból. Ez a részecske hordozza a bomlás során felszabaduló energia egy részét. Ily módon a béta-sugárzás elektronjai különböző mennyiségű kinetikus energiát tudnak fogadni anélkül, hogy az energiamegmaradás sérülne.

1930. december 4-én kelt levelében Pauli felvetette ezt a hipotetikus részecskét, amelyet kezdetben neutronnak nevezett. Enrico Fermi , aki elméletet dolgozott ki a részecske alapvető tulajdonságairól és kölcsönhatásairól, átnevezte neutrinóra (olaszul "kis neutron", "kis neutron"), hogy elkerülje a ma ismert neutronnal való névütközést . Csak 1933-ban mutatta be Pauli hipotézisét a szélesebb közönség számára, és kérdezte a lehetséges kísérleti bizonyítékokat. Mivel a neutrino nem generált jelet a szokásos részecske-detektorokban, egyértelmű volt, hogy rendkívül nehéz lesz detektálni.

Valójában az első megfigyelés csak 23 évvel később, 1956-ban történt, a Cowan-féle tiszta neutrínókísérlet egyik első nagy atomreaktoránál . 1956. június 14-én a kutatók táviratot küldtek Wolfgang Paulinak Zürichbe a siker üzenetével. A hasadási termékek béta-bomlása miatt az atomreaktor neutrínókat (pontosabban: elektron-antineutrinosokat) bocsát ki, sokkal nagyobb fluxussűrűséggel, mint amit egy radioaktív preparátummal el lehetne érni. Reines és Cowan a következő részecske-reakciót (úgynevezett inverz béta-bomlás) használta az antineutrinok kimutatására:

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

Az antineutrino találkozik egy protonnal, és létrehoz egy pozitront és egy neutront. Mindkét reakciótermék viszonylag könnyen megfigyelhető. Reines ezért a felfedezésért 1995 -ben fizikai Nobel-díjat kapott .

A müon neutrínót 1962-ben fedezte fel Jack Steinberger , Melvin Schwartz és Leon Max Lederman az első gyorsítón előállított neutrinsugárral. A neutrino nyalábot egy nagy energiájú pionnyaláb futtatásával hozták létre, olyannyira, hogy a pionok egy része (kb. 10%) müonokká és neutrínókká bomlott. Egy hatalmas, körülbelül 12 m vastag acélpajzs segítségével, amely a neutrínók kivételével az összes részecskét megállította a pionok, müonok és neutrínók vegyes részecskesugarából, képesek voltak tiszta neutrinsugarat előállítani. Ezért 1988-ban fizikai Nobel-díjat kaptak. A müon-neutrínóval ismertté vált a neutrínók második generációja, amely az elektron-neutrino analógja a müonok számára . Rövid ideig a neutretto kifejezést használták a müon neutrino esetében (az -etto szintén olasz kicsinyítő név ), de nem használták széles körben. Amikor 1975- ben felfedezték a tauont , a fizikusok a neutrinek megfelelő generációjára, a tauon neutrínóra is számítottak. Létének első jeleit a Tauon-bomlás folyamatos spektruma adta, hasonlóan a béta-bomláshoz. 2000-ben a tau neutrinót először a DONUT kísérletben mutatták ki közvetlenül.

A Los Alamos-i 1993-tól 1998 -ig tartó LSND- kísérletet steril neutrínók létezésének jeleként értelmezték, de ellentmondásos volt. Miután a KA rlsruhe- R utherford- M ittel- E nergie- N eutrino- ( KARMEN ) kísérlet a Karlsruhe Kutatóközpont vezetésével a Brit Rutherford Laboratóriumban nem tudta reprodukálni az eredményeket, ez az értelmezés 2007 óta érvényes az első a MiniBooNE ( miniatűr emlékeztető neutrino kísérlet a Fermi Nemzeti Gyorsító Laboratóriumban ) eredményei nyitva.

A 21. századi neutrínókutatás során négy tudósnak ítélték oda a fizikai Nobel-díjat (2002 és 2015), öt tudóscsoport pedig megkapta az Alapvető Fizika Áttörés-díját 2016-ban.

tulajdonságait

A neutrínók és az antineutrinosok három generációja

A leptonok három generációja ismert. Ezek mindegyike áll egy elektromosan töltött részecskéből -  elektron , müon vagy tauon  - és egy elektromosan semleges neutrino, elektron neutrino ( ), muon neutrino ( ) vagy tau vagy tauon neutrino ( ) közül. Aztán ott vannak a megfelelő hat antirészecske . Minden leptonnak van egy spinje  ½. ${\ displaystyle \ nu _ {e}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ mu}}$${\ displaystyle \ nu _ {\ tau}}$

Újabb eredmények szerint a neutrínók átalakulhatnak egymásba. Ez ahhoz vezet, hogy a neutrino fajokat három különböző állapotként írják le , és mindegyiknek más, élesen meghatározott (de még ismeretlen) tömege van. A megfigyelhető elektron-, müon- és tau-neutrínók - a töltött leptonról nevezve, amellyel együtt fordulnak elő - ennek a három saját tömegnek a kvantummechanikai szuperpozíciói . A kapcsolat a ízét sajátfüggvényeket ( , , ), és a tömeg sajátfüggvényeket ( , , ) képviseli keveréke mátrix, a PMN-ek mátrix . ${\ 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}}$

A Z-bozon tömegének felénél kisebb tömegű neutrínók számát többek között precíziós kísérletek során határozták meg. határozza meg, hogy pontosan három az L3 detektor a CERN .

Jelenleg nincs bizonyíték neutrino-mentes kettős béta bomlásra . Az erre utaló korábbi munkákat pontosabb mérések cáfolták. A neutrino-mentes kettős béta-bomlás azt jelentené, hogy vagy a leptonszám megőrzése sérül, vagy a neutrino a maga antirészecskéje . A kvantumtér elméleti leírásban ez azt jelentené (ellentétben a jelenlegi standard modellel ), hogy a neutrino mező nem Dirac , hanem Majorana spinor lesz .

Lee és Yang fizikusok kísérletet indítottak a neutrínók és az antineutrinok pörgéseinek tanulmányozására. Ezt 1956-ban Chien-Shiung Wu hajtotta végre, és ez azt eredményezte, hogy a paritás fenntartása kivétel nélkül nem érvényes:

A neutrínóról kiderült, hogy "balkezes", a pörgése ellentétes a mozgásirányával (antiparallel; lásd a kéziséget ). Ez lehetővé teszi az objektív magyarázatot balról és jobbról . A gyenge kölcsönhatás területén nemcsak az elektromos töltést, hanem a paritást, vagyis a spin-et is fel kell cserélni, amikor egy részecskéről az antirészecskére haladunk . A gyenge interakció abban különbözik az elektromágneses interakciótól, hogy a gyenge izospin egy részecske jobb- vagy balkezéhez kapcsolódik:

• leptonok és kvarkok esetében csak a balkezes részecskéknek és azok jobbkezes antirészecskéinek van nulla kivételével gyenge izospin.
• Ezzel szemben a jobbkezes részecskék és azok balkezes antirészecskéi inertek a W bozonokkal való gyenge kölcsönhatásokhoz ; ezt a jelenséget maximális paritássértésnek nevezzük .

Ez azt is érthetővé teszi, hogy a neutrínók lehetnek saját antirészecskék, bár a neutrínók és az antineutrinosok másképp viselkednek a kísérlet során: A kísérlet antineutrinóként ismert részecskék egyszerűen neutrínók lennének, amelyeknek a spinje párhuzamos a mozgás irányával. A neutrínók mozgásirányát nem lehet egyszerűen kísérletileg megfordítani; Ezenkívül jelenleg nem lehet olyan kísérleteket végrehajtani, amelyekben a neutrínót egy gyorsabb részecske utoléri és kölcsönhatásba lép vele, így a kölcsönhatás középpontjának referenciarendszerében a mozgás iránya ellentétes a mozgás irányával. a laboratórium referenciarendszere.

Neutrino tömeg

A vákuumtartály szállítása a neutrino tömeg meghatározásához a KATRIN kísérlethez (2006. nov.)

A neutrínók tömege rendkívül kicsi; minden eddigi kísérlet csak felső határokat ad. De a neutrino-oszcillációk felfedezése óta egyértelmű, hogy nem nulla tömegűeknek kell lenniük.

A neutrínó tömegének meghatározására szolgáló módszerek négy csoportba sorolhatók:

• a tömeg közvetlen meghatározása a béta bomlás során hiányzó energiából
• a neutrino-rezgések megfigyelése , vagyis az egyik típusú neutrino átalakulása másikká
• a neutrino-mentes kettős béta bomlások keresése
• közvetett következtetések más megfigyelésekből, különösen a megfigyelési kozmológiából

Az összes közzétett eredményt a Részecske Adatcsoport értékeli , és bekerül a Részecskefizika éves áttekintésébe .

Direkt mérésekkel a végpontja a béta-spektrum a trícium tudott által 2006-ban a lehetséges elektron tömege neutrínó 2  eV / c ² korlátozzák felfelé. Remélhetőleg jobb felső határt érnek el a KATRIN kísérlet még pontosabb mérésével a Karlsruhe Műszaki Intézetben , amelynek el kell érnie a 0,2 eV / c² felső határt . Az előző mérések nem zárhatták ki, hogy a legkönnyebb neutrino tömegtelen, és ez nem várható a mérési pontosság több nagyságrenddel történő javulása nélkül. 2019-ben a felső határ 1,1 eV-ra javult.

A neutrino-oszcillációk megfigyelése a különböző neutrínók közötti tömegkülönbségek közvetett mérése. Bizonyítják, hogy a neutrínóknak valójában nagyon kicsi a nullától eltérõ tömegük (összehasonlítva a kapcsolódó töltött leptonokkal). Az így kapott nagyon kicsi tömegkülönbségek azt is jelentik, hogy az elektron-neutrínók fenti tömeghatára egyben a neutrínók minden típusára vonatkozó határérték.

A hipotetikus neutrínó nélküli kettős béta bomlás csak akkor lehetséges, ha a neutrínók saját antirészecskék. Ezután egy atommagban lévő 2 neutron egyidejű béta-bomlásával néha 2 (valós) neutrino kibocsátása helyett 2 virtuális neutrinot semmisítenek meg. Mivel maguk a neutrínók alig mérhetők, megmérik a folyamat során létrehozott 2 elektron teljes energiáját: Ha neutrino-mentes bomlások következnek be, akkor a teljes elektronenergia-spektrumnak lokális maximuma van közel a bomlási energiához, mert a bomlás majdnem teljes az energiát az elektronok eloszlatják (egy kis maradék az atommag kinetikus energiájává alakul át).

A neutrino tömegek meghatározásának kozmológiai megközelítése a kozmikus háttérsugárzás anizotropiájának WMAP általi megfigyelésén és más megfigyeléseken alapul, amelyek meghatározzák a lambda CDM modell paramétereit, a kozmológia mai standard modelljét. A neutrínók által az univerzumban kialakuló szerkezetre és az ősmag-nukleoszintézisre gyakorolt ​​hatás miatt a három neutrínótömeg összegének felső határa feltételezhető, hogy 0,2 eV / c² (2007-től) .

A neutrino-rezgések felfedezéséért Takaaki Kajita és Arthur B. McDonald megkapta a 2015. évi fizikai Nobel-díjat .

sebesség

Kis tömegük miatt várható, hogy a részecskefizikai folyamatokban keletkező neutrínók szinte fénysebességgel mozognak vákuumban . A neutrínók sebességét több kísérletben mértük, és megfigyeltük a mérési pontosságon belüli összhangot a fénysebességgel.

A neutrino tömeg, a neutrino sebesség és a neutrino oszcillációk mérése szintén lehetőséget nyújt a speciális relativitáselmélet Lorentz-invarianciájának érvényességének ellenőrzésére . A 2011-es OPERA kísérlet mérési eredményei, amelyek szerint a neutrínóknak a fénynél gyorsabban kellett volna mozogniuk, mérési hibákra vezethetők vissza. Az ICARUS új mérése, valamint az OPERA adatok új elemzése megmutatta a fénysebességnek való megfelelést.

Behatolási képesség

A behatolási képesség a neutrínók energiájától függ. Az energia növekedésével a neutrínók keresztmetszete nő, és az átlagos szabad út ennek megfelelően csökken.

Példa:
A 10 ³  TeV energiájú neutrínók átlagos szabad útja a földdel való kölcsönhatás során a föld átmérőjének tartományában van. Ez azt jelenti, hogy ezeknek a neutrínóknak csaknem kétharmada kölcsönhatásba lép, amikor átrepül a földön, míg jó harmada a földön repül. 11 MeV-nél az átlagos szabad ólomút már 350 milliárd kilométer, és egymilliárd neutrínóból átlagosan körülbelül három lépne kölcsönhatásba a földön, míg a többi akadálytalanul repülne át.

Összehasonlításképpen:
A világ legnagyobb részecskegyorsítója , a Large Hadron Collider 6,5 TeV / nukleon energiájú részecskéket generál , a nap főleg 10 MeV alatti energiájú neutrínókat termel.

A neutrínók keresztmetszetének áttekintése a különböző reakcióknál és energiáknál 2013-ban jelent meg az interneten.

Bomlások és reakciók

Feynman diagramot a bomlása egy neutron  n be proton  p, elektron  e ^- és elektron antineutrinó  , közvetített egy W-bozon  W ^- . Ez a reakció a feltöltött áram példája.${\ displaystyle {\ overline {\ nu}} _ {e}}$

A neutrínóval rendelkező folyamatok a gyenge kölcsönhatáson keresztül zajlanak . A neutrínók szintén a gravitációnak vannak kitéve; de ez annyira gyenge, hogy gyakorlatilag nincs értelme. Mint minden gyenge interakció, a neutrino-folyamatok is két kategóriába sorolhatók:

Töltött adatfolyam

Egy elemi részecske egy elektromosan töltött W bozonon keresztül kapcsolódik egy neutrínóhoz. Itt az érintett részecskék átalakulnak másokká. A cserebozon a reakciótól függően pozitív vagy negatív töltésű, így a töltés megmarad. A rugalmas szórás is így folytatódhat. Mivel a részecskék az elején és a végén megegyeznek, általában egyszerűen klasszikus szórásként jellemezhetők.

Semleges áram

Egy elemi részecske egy neutrínóhoz kapcsolódik egy elektromosan semleges Z bozonon keresztül . Az érintett részecske-ízek megmaradnak, és a reakció olyan, mint egy rugalmas ütközés, amely bármilyen leptonnal vagy kvarkkal megtörténhet. Ha az energiaátadás elég nagy, akkor az eltalált atommagokban részecske-átalakítás történhet.

Bomlások

Az első ismert folyamatok, amelyekben a neutrínók részt vesznek, a radioaktív béta bomlások voltak . A β ^- - (béta-mínusz) hanyatlás, egy neutron transzformáció egy proton és egy elektron és egy elektron antineutrinó bocsátanak. A neutron két lefelé kvarkjának egyike kibocsátja a közbülső vektor bozont W ^- és így felfelé kvarkká alakul. Ezután a W ^- bozon elektronra és elektron antineutrinóra bomlik. Tehát ez a „töltött áram”. Ez a bomlás például szabad neutronokkal, de nagy neutronfelesleggel rendelkező atommagokkal is bekövetkezik .

A nap belsejében zajló proton / proton reakció során elektron neutrínók keletkeznek.

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

Egy nuklid áthalad
a leánymagban, amelynek atomszáma 1-gyel nagyobb , így elektron és elektron antineutrino kerül kiküldésre .

Ezzel szemben a β ⁺ - (béta-plusz) bomlás során a proton átalakul neutronrá, a keletkező W ⁺ bozon bomlásakor pedig egy pozitron és egy elektronneutrino bocsátódik ki. A folyamat akkor következik be, ha a magban túl sok proton van. Mivel a reakciótermékek nehezebbek, mint az eredeti proton, a tömegkülönbséget a mag kötési energiájától kell alkalmazni .

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

Egy nuklid átmegy
egy leánymagjába, amelynek atomszáma 1-gyel alacsonyabb, pozitron és elektron-neutrino emisszióval .

Reakciók

A neutrínók fontos forrásai a kozmikus magfúziós folyamatok is , például a napon . Az egyik példa a proton-proton reakció , amely különösen fontos a kis csillagok számára. Itt két hidrogénmag rendkívül magas hőmérsékleten összeolvad, deutérium magot alkotva; a proton neutronrá történő átalakulásának eredményeként egy pozitron és egy elektronneutrino szabadul fel.

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

A részecskefizika szempontjából ez a reakció egyenértékű a β ⁺ bomlással. De sokkal fontosabb a neutrínókutatás szempontjából, mert sok neutrínó keletkezik a napon. Az elektron neutrínók egy másik fúziós folyamatban, a Bethe-Weizsäcker-ciklusban is képződnek a napban és a nehezebb csillagokban. Az úgynevezett szoláris neutrínók megfigyelése fontos annak tulajdonságainak megértéséhez , a nap folyamatainak részleteihez és a fizika alapvető kölcsönhatásaihoz .

A neutrínóval, mint kiváltó ütközési partnerrel végzett reakciók fontosak a "fordított béta-bomlás" -ként a neutrínók kimutatásához, például a történelmi Cowan-Reines-neutrino-kísérletben :

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

Neutrino kutatás

Bár a neutrínók alacsony reaktivitása megnehezíti detektálásukat, a neutrínók behatolási képessége is felhasználható a kutatásban: a kozmikus eseményekből származó neutrínók eljutnak a földre , míg az elektromágneses sugárzás vagy a csillagközi anyag más részecskéi árnyékoltak.

Asztrofizika

Először neutrínókat használtak a nap belsejének feltárására . A mag közvetlen optikai megfigyelése nem lehetséges az elektromágneses sugárzás diffúziója miatt a környező plazmarétegekben. A neutrínók azonban, amelyek nagy számban termelődnek a fúziós reakciók során a nap belsejében, csak gyengén hatnak egymásra, és gyakorlatilag akadálytalanul behatolhatnak a plazmába. A foton tipikusan néhány ezer évig tart, amíg a nap felszínére diffundál; egy neutrínónak csak néhány másodpercre van szüksége ehhez.

Későbbi neutrínókat a kozmikus tárgyak és események megfigyelésére is használták Naprendszerünkön kívül. Ők az egyetlen ismert részecskék, amelyekre nincs jelentős hatással a csillagközi anyag. Az elektromágneses jeleket árnyékolhatjuk a por- és gázfelhőktől, vagy kozmikus sugárzás fedheti őket, amikor a földön észlelik őket . A kozmikus sugárzás a maga részéről szupergyors protonok és atommagok formájában nem terjedhet tovább 100 megaparszeknél a GZK-levágás (kölcsönhatás a háttérsugárzással) miatt . A sűrű gáz és a számtalan fényes csillag miatt galaxisunk középpontja szintén kizárt a közvetlen megfigyelés alól. Valószínű azonban, hogy a galaktikus központból származó neutrínókat a közeljövőben meg lehet majd mérni a Földön.

A neutrínók szintén fontos szerepet játszanak a szupernóvák megfigyelésében , amelyek energiájuk körülbelül 99% -át szabadítják fel neutrino villanásban. Az így létrejövő neutrínók kimutathatók a földön, és információkat adhatnak a szupernóva folyamatairól. 1987-ben neutrínókat fedezett fel a Nagy Magellán Felhőből származó 1987A szupernóva : tizenegy a Kamiokande-ban , nyolc az Irvine Michigan Brookhaven kísérletben , öt a Mont Blanc Underground Neutrino Obszervatóriumban, és esetleg öt a Baksan detektorban. Ezek voltak az első kimutatott neutrínók, amelyek minden bizonnyal szupernóvából származnak, mivel ezt néhány órával később távcsövekkel figyelték meg.

Az olyan kísérletek, mint az IceCube , az Amanda , az Antares és a Nestor, a kozmogén neutrínók kimutatására irányulnak. Az IceCube jelenleg (2018) a legnagyobb neutrino obszervatórium .

Neutrino detektorok

A fenti asztrofizika szakaszban említett IceCube kísérlet nagy energiájú neutrino obszervatórium, körülbelül 260 alkalmazottal. 2010-ben készült el a Déli-sark jégében, térfogata 1 km³. A nagy energiájú neutrínók reakcióját a jég elemi részecskéivel megfigyelik és értékelik ezzel a detektorral.

Jól ismert neutrino detektorok továbbra is vagy egyrészt a radiokémiai detektorok (pl. Klórkísérlet az amerikai Homestake aranybányában vagy a GALLEX detektor az olaszországi Gran Sasso alagútban), másrészt a Cherenkov alapú detektorok hatása , itt különösen a Sudbury Neutrino Obszervatórium (SNO) és a Super-Kamiokande . Felfedezik a nap- és a légköri neutrínókat, és lehetővé teszik többek között. a neutrino-rezgések mérése és így következtetések a neutrino-tömegek különbségeire, mivel a Nap belsejében lejátszódó reakciók és így a Nap neutrino-emissziója jól ismert. Kísérleteket, mint a Double Chooz kísérlet vagy KamLAND detektor, amely már dolgozik 2002 óta a Kamioka Neutrino Observatory, képesek érzékelni geoneutrinos és a reaktor neutrínók keresztül inverz béta-bomlás és kiegészítő információval szolgálnak egy sor, amely nem terjed ki a napenergia neutrínó detektorok .

Az egyik legnagyobb neutrino detektor, a MINOS néven , az Egyesült Államok vasbányájában található a föld alatt, 750 kilométerre a Fermilab kutatóközponttól . Ebből a kutatóközpontból a detektor irányába sugárzik egy neutrínónyaláb, majd megszámoljuk, hogy a neutrínók közül hány átalakul a föld alatti repülés során.

A CNGS- kísérlet (CERN Neutrinos - Gran Sasso ) 2007 óta vizsgálja a neutrínók fizikáját. Erre a célra egy neutrínó nyalábot küldött CERN távolságon keresztül 732 km a földkéreg a Gran Sasso Laboratórium a Olaszország és kimutatható ott. A müon-neutrínók egy része más típusú neutrínókká alakul át (szinte kizárólag tau-neutrínókká), amelyeket az OPERA detektor detektál (Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus). A kapcsolódó sebességméréseket lásd a Sebesség szakaszban .

Alkalmazás

A kutatók a Sandia National Laboratories szeretné használni a bizonyíték antineutrinos hogy mérjük az plutónium az atomreaktorok , hogy a NAÜ már nem hivatkozhat a becslések és senki nem tud semmit elterelje az építési nukleáris fegyverek . A nukleáris reaktorokban az antineutrinosok magas termelési aránya miatt elegendő lenne egy detektor 1  m³ detektorfolyadékkal az atomerőmű előtt.

A Rochesteri Egyetem és az Észak-Karolina Állami Egyetem kutatóinak 2012-ben sikerült először neutrínókat használva szilárd anyagon keresztül üzenetet küldeniük. A protongyorsító egy neutrinsugarat generált, amelyet egy neutrino- detektor detektált 100 méterre a föld alatt.

irodalom

• Kai Zuber: Neutrino fizika. Fizikai Intézet Kiadó, Bristol / Philadelphia 2004, ISBN 0-7503-0750-1 .
• Konrad Kleinknecht : Detektorok a részecskesugárzáshoz. 4. kiadás. Teubner Verlag, Wiesbaden 2005, ISBN 3-8351-0058-0 .
• Heinrich Päs: A tökéletes hullám. A neutrínókkal a tér és az idő határáig, vagy miért olyan a részecskefizika, mint a szörfözés. Piper, München 2011, ISBN 978-3-492-05412-6 .
• Schmitz Norbert : Neutrino fizika. Teubner Verlag, Stuttgart 1997, ISBN 3-519-03236-8 , doi: 10.1007 / 978-3-322-80114-2 .
• Y. Suzuki, M. Nakahata, S. Moriyama (Szerk.): Az ötödik nemzetközi műhely a neutrino oszcillációkról és eredetükről: Az ötödik nemzetközi műhely anyagai . World Scientific Publishing, 2005, ISBN 978-981-256-362-0 .
• Jennifer A. Thomas: Neutrino-oszcillációk - jelenlegi állapot és jövőbeli tervek. World Scientific, Szingapúr, 2008, ISBN 978-981-277-196-4 .
• Carlo Giunti és mtsai: A neutrino fizika és az asztrofizika alapjai. 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: A neutrino sebesség mérése az OPERA detektorral a CNGS-sugárban. 2012. február 2. (PDF; 5,2 MB).

web Linkek

Wikiszótár: Neutrino  - jelentésmagyarázatok, szóeredet, szinonimák, fordítások

• Neutrino Nincs kötve (a legszélesebb körű online archívum, az összes fontos cikk)
• The Ultimate Neutrino Page (átfogó online archívum)
• Különböző neutrínó kísérletek (linkek, angol)
• DESY - A napenergia-neutrino probléma (angolul)
• Neutrinok: Generálás és detektálás. A részecskefizika alapjai.

Videók

• Neutrínók - a kozmosz titkos írása. Christian Spiering ( German Electron Synchrotron , Zeuthen)előadása2010. áprilisában
• Mik azok a neutrínók? az alfa-Centauri televíziós sorozatból(kb. 15 perc). Első adás 2002. október 13-án.
• Hol vannak a neutrínók? az alfa-Centauri televíziós sorozatból(kb. 15 perc). Első adás 2003. január 19-én.

Egyéni bizonyíték

1. ↑ ^{a b} KATRIN együttműködés : A neutrino tömeg jobb felső határa a KATRIN direkt kinematikai módszerével . 2019. szeptember 13., arxiv : 1909.06048 . 
2. ↑ A multi-TeV neutrino kölcsönhatás keresztmetszetének mérése az IceCube-tal Föld abszorpcióval . In: Természet . szalag 551 , no. 7682 , 2017, o. 596–600 , doi : 10.1038 / nature24459 . 
3. ↑ A nagy energiájú fizika legújabb eseményei . In: Új Tudós . Reed Business Information, 1971. január 21., p. 106. (angol, books.google.com ). 
4. ↑ Pauli levelei. (PDF; 104 kB), esti előadás a neutrino fizika történetéről, Prof. Dr. Mößbauer a müncheni műszaki egyetemen.
5. ↑ Claus Grupen, Boris Shwartz: Részecske-detektorok (Cambridge-i monográfiák a részecskefizikáról, az atomfizikáról és a kozmológiáról). Cambridge University Press 2008, ISBN 978-0-521-84006-4 .
6. ↑ CL Cowan, Jr., F. Reines, FB Harrison, HW Kruse, AD McGuire: A szabad neutrino detektálása: megerősítés . In: Tudomány . 124, 1956, 103–104. doi : 10.1126 / tudomány.124.3212.103 .
7. ↑ Frederick Reines, Clyde L. Cowan, Jr.: A Neutrino . In: Természet . 178, 4531. szám, 1956, 446. o., Bibcode : 1956Natur.178..446R . doi : 10.1038 / 178446a .
8. ↑ 1953-1956: A Reines-Cowan kísérletek: A Poltergeist felderítése. (PDF; 664 kB), hozzáférés: 2011. június 21.
9. ↑ Leon Ledermann, Dick Teresi: A kreatív részecske . 1. kiadás. C. Bertelsmann Verlag GmbH, München, 1993, ISBN 3-570-12037-6 , Die Mord-GmbH és a 2-Neutrino-kísérlet, p. 391–393 (angolul: The God Particle . New York 1993. Heinrich Peitz fordítása, első kiadás: Houghton Mifflin Company). 
10. ↑ MiniBooNE együttműködés: keresés az elektronneutrino megjelenéshez. In: Physical Review Letters , 98. évfolyam, 2007, 231801, (PDF; 194 kB).
11. ↑ Neutrino fizika: Hírek a szellemrészecskéktől. ( Memento 2013. július 23-tól az Internetes Archívumban )
12. ↑ W.-M. Yao és mtsai: Particle Data Group. In: Fizikai Közlöny. G 33, 1 (2006).
13. ↑ Davide Castelvecchi: A fizikusok bezárkóznak a megfoghatatlan neutrino tömegbe . In: Természet . 2019. szeptember 17., doi : 10.1038 / d41586-019-02786-z . 
14. ↑ U. Seljak, A. Šlosár, P. McDonald: Kozmológiai paramétereket egyesíti a Lyman-alfa erdő CMB, Galaxy csoportosulás és SN korlátok. In: JCAP. 0610: 014 (2006), online.
15. ↑ M. Cirelli és A. Strumia: A neutrínók és az extra könnyű részecskék kozmológiája a WMAP3 után. In: JCAP. 0612: 013 (2006), online.
16. ↑ Hirotaka Sugawara, Hiroyuki Hagura, Toshiya Sanami: Nukleáris bombák megsemmisítése ultramagas energiájú neutrino sugár segítségével. (PDF; 285 kB). In: arxiv.org. 2003. június, megtekintés: 2012. március 15.
17. ↑ tól eV EEV: neutrínó keresztmetszetek Across Energia mérlegek. (PDF; 2,9 MB).
18. ↑ K. Hirata és mtsai .: megfigyelése Neutrino Burst a Supernova SN 1987A. In: Physical Review Letters , 58. évfolyam, 1987, 1490-1493. doi: 10.1103 / PhysRevLett.58.1490 .
19. ↑ RM Bionta és mtsai: Neutrino- robbanás megfigyelése egybeeséssel Supernova SN 1987a-val a Nagy Magellán Felhőben. In: Physical Review Letters , 58. évfolyam, 1987, 1494. o. Doi: 10.1103 / PhysRevLett.58.1494 .
20. ↑ M. Aglietta et al.: A Mont Blanc földalatti Neutrino Obszervatóriumban megfigyelt eseményről Supernova előfordulása során 1987a. In: EPL - A fizika határait feltáró levél. Les-Ulis, 3. kötet, 1987, 1315-1320. doi: 10.1209 / 0295-5075 / 3/12/011 .
21. Alex EN Alekszejev és munkatársai: szovjet fizika. (Sov. JETP Lett.). New York, 45. évf., 1987, 461. o.
22. ↑ Kai Zuber: neutrínó fizika. Fizikai Intézet Kiadó, Bristol / Philadelphia 2004, ISBN 0-7503-0750-1 .
23. ↑ A kamlandi detektor honlapja.
24. ↑ Az Antineutrinos monitorozza a plutónium termelést.
25. ↑ A kutatók „vezeték nélküli” üzenetet küldenek elzáró részecskék segítségével. At: rochester.edu. 2012. március 14.