Нейтрино (итал. neutrino — нейтрончик, уменьшительное от neutrone — нейтрон) — общее название шести нейтральных фундаментальных частиц[4] с полуцелым спином. Ее точное значение неизвестно по сию пору, а имеющиеся оценки в общем сводятся к тому, что нейтрино примерно на 10 порядков легче протона.
В чем уникальность нейтрино и какие тайны они могут нам открыть
| Частица нейтрино: определение, свойства, описание. Осцилляции нейтрино - это... | История нейтрино берет начало в исследованиях бета-распада – такого вида радиоактивного распада, при котором ядро атома излучает бета-частицу, то есть электрон или позитрон. |
| Теофизика нейтрино ~ Стихи и проза (Философия) | гамма-лучи, которые должны рождаться вместе с нейтрино. |
| ЕСТЬ ЛИ В ПРИРОДЕ НЕЙТРИНО? - Современные наукоемкие технологии (научный журнал) | это тип частиц, похожий на электрон, и принадлежащий к лептоновому семейству фундаментальных частиц. |
| Неуловимая частица. Зачем российские астрофизики ищут стерильные нейтрино - ТАСС | это фермионы со спином ½, а именно лептоны. Они электрически нейтральны. |
Частица нейтрино
Правые компоненты имеют нулевой изоспин и нулевой гиперзаряд и не взаимодействуют с промежуточными бозонами, могут иметь связи с бозонами Хиггса и рождаться в их взаимодействиях с лептонами и кварками. Малость масс нейтрино может свидетельствовать в пользу того, что нейтрино является частицей Майорана, т.
В дополнение к первоначальному нейтрино, которое было идентифицировано в связи с эмиссией электронов, вторая разновидность была связана с другим, более недавно обнаруженным и гораздо более тяжелым членом семейства лептонов, мюоном. С экспериментальным подтверждением еще одного лептона в 1975 году, названного Тау, возникли подозрения, что также должно быть третье нейтрино. Конечно, теперь принято, что есть три так называемых типа нейтрино: электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино, названные в честь трех других лептонов.
Хотя все они различны, различия в типах нейтрино, испускаемых Солнцем, предполагают, что одна и та же частица может колебаться между различными видами.
Данные частицы могут свободно пройти насквозь свинцовой пластины толщиной в сотню-другую световых лет, а звезды для них и вовсе как будто прозрачны. Ежесекундно каждый сантиметр нашего тела пронизывают 60 миллиардов нейтрино, посылаемых Солнцем. Вот и представьте, на сколько мала масса этих если они буквально проходят через нас насквозь в таких немыслимых количествах без каких-либо ощущений с нашей стороны. Нейтрино, в переводе с итальянского языка, означает «маленький нейтрон» или «нейтрончик». Впервые об этих частицах заговорил швейцарский физик-теоретик Вольфганг Эрнст Паули в 1930 году.
Он предположил, что при бета-распаде нейтрона на протон и электрон законы сохранения энергии не могут выполняться без наличия еще одной частицы. Существование новой неизвестной частицы было доказано экспериментально лишь спустя 26 лет после этого, за два года до смерти самого Паули. Солнечные нейтрино Что есть Солнце по своей сути? Звезда, а еще неимоверно большой термоядерный реактор. Вследствие этого он формирует немыслимое количество данных элементарных частиц. Солнечные «атаки» нейтрино фиксируются по всей планете с конца 60-ых годов прошлого века.
Однако, даже с этим не все так просто. Ведь конечное количество частиц, достигающих Земли меньше, чем описывает модель поведения солнечных процессов.
Ли Дзундао и Янг Чженьнин выдвинули гипотезу, что при слабых взаимодействиях не только пространственная, но и зарядовая симметрия не имеют места. В многочисленных экспериментах обнаружились явления, в которых эти законы явно нарушаются, но обязательно оба сразу. В частности, несохранение четности в слабых взаимодействиях подтверждено экспериментально в 1957 г. Подготовка к эксперименту началась в 1956 г.
By поместила радиоактивный кобальт внутрь электромагнита и охладила его до температуры, близкой к абсолютному нулю, чтобы свести к минимуму влияние теплового движения частиц. В опыте изучался бета-распад строго поляризованных с определенным направлением спина атомов 60Co: Электроны могли испускаться либо в направлении, совпадающем с направлением спина ядра кобальта - к северному полюсу магнита, либо в противоположном направлении — к южному полюсу магнита. Эти два состояния электрона переходят друг в друга при операции пространственного отражения: направление импульса меняется на противоположное при неизменном направлении спина. Если бы при бета-распаде, определяющемся слабым взаимодействием, четность сохранялась, то в направлении северного и южного полюсов магнита вылетало бы равное число испускаемых электронов. Это можно наглядно показать, представив себе пространственное отражение как зеркальное отражение в плоскости x0y и поворот на вокруг оси z. Пусть электрон со спином, то есть осью вращения, направленным к зеркалу, летит по направлению к зеркалу.
Тогда в зеркале направление спина не изменится из-за того, что спин — аксиальный вектор, а направление движение изменится на противоположное из-за того, что импульс — это линейный вектор. By обнаружила, что больше электронов вылетает в направлении, в противоположном направлению спина ядра, и, следовательно, четность не сохранялась. За свои теоретические работы Ли Дзундао и Ян Чженьнин в 1957 г. Все вышеперечисленные факты легли в основу 2-х компонентной теории спирального нейтрино, которая была создана лауреатом Ленинской и Нобелевской премий Львом Давидовичем Ландау и независимо от него пакистанским физиком А. Согласно ей, что в природе существует более глубокая симметрия, которую Ландау назвал комбинированной инверсией. Для спирального двухкомпонентного нейтрино операция пространственной инверсии Р и операция зарядового сопряжения С переход от частицы к античастице каждая в отдельности не имеет физического смысла, так как переводит реальное нейтрино или антинейтрино в несуществующее физически состояние с неправильной спиральностью.
Физический смысл имеет только произведение этих операций — так называемая комбинированная инверсия CP , превращающая реальное нейтрино в реальное антинейтрино с противоположной спиральностью. Пространственное отражение нейтрино. При отражении в зеркале пространственной инверсии левое нейтрино переходит в несуществующее состояние правого нейтрино а. Реальное состояние получается при одновременном с отражением переходе от частицы к античастице, при этом левое нейтрино переходит в правое антинейтрино б. Измерения спиральности мюонных нейтрино в распадах показали, что тоже имеет левовинтовую спиральность. Было также установлено, что и также имеют правую спиральность.
Этих опытов, однако, недостаточно для подтверждения теории двухкомпонентного нейтрино. Окончательным доказательством двухкомпонентности нейтрино являются опыты Райнеса по измерению сечения захвата антинейтрино: сечение, в соответствии с двухкомпонентной теорией, оказалось в 2 раза выше, чем рассчитанное по четырёхкомпонентной теории. Хотя все проведённые с нейтрино опыты не позволяют исключить майорановский вариант двухкомпонентного нейтрино, теория спирального двухкомпонентного нейтрино более предпочтительна, так как допускает введение лептонных чисел и , посредством которых удаётся получить все необходимые запреты в процессах с участием лептонов. Спиральная двухкомпонентная теория является логически более стройной и «экономной», так как из неё естественно вытекает равенство нулю массы и магнитного момента нейтрино. А, как известно, при прочих равных условиях наиболее вероятна реакция с большей энергией распада, так как возможно большее число состояний образовавшихся частиц — больший объем фазового пространства. Однако по какой-то причине такой распад происходит в 104 раз реже.
Эту поляризацию можно условно назвать «правильной». Как уже говорилось, нейтрино может иметь только левую поляризацию. Спин пиона равен нулю, поэтому распад с образованием «правильно» поляризованных и , имеющих спин, направленный туда же, куда и спин нейтрино, запрещен законом сохранения углового момента: Возможность вылета лептонов с ненулевым относительным орбитальным моментом запрещена, из-за малости радиуса действия R слабых сил, ответственных за данный распад.
Открытие нейтрино
Когда третий тип лептон, то тау, был открыт в 1975 г. Стэнфордский центр линейных ускорителей, также ожидалось, что у него будет ассоциированное нейтрино (тау-нейтрино). Нейтрино – одна из частиц, предсказанных физиками еще до экспериментального обнаружения. Есть в физике элементарных частиц такое понятие как «бета-распад», при котором ядро атома. Нейтрино — это призрачные частицы, которые вообще едва взаимодействуют с миром. Взгляните на свою ладонь — через нее ежесекундно проходит триллион нейтрино от Солнца.
Нейтрино: город ученых в горе
название нейтральных элементарных частиц с полуцелым спином, участвующих только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Есть электроны и соответствующий им тип нейтрино — электронный, и есть аналоги, лептоны второго и третьего поколений: мюон и мюонное нейтрино, тау-лептон и тау-нейтрино. В Нейтрино восемь жилых домов, но большая часть жителей обитает в двух девятиэтажках на высоком берегу реки Баксан. Вейлевским и наз. двухкомпонентные безмассовые нейтрино, свободное движение к-рых описывается ур-нием Вейля. НЕВИДИМОЕ НЕЙТРИНО проникает слева в пузырьковую камеру и ударяет электрон (отмечен маленьким желтым кольцом), заставляя его двигаться по из-вилистой траектории (на рис.). Нейтрино находится в Эльбрусском районе Кабардино-Балкарии в долине реки Баксан, недалеко от города Тырныауз и села Эльбрус. Это в 30 километрах от вершины Эльбруса.
Теофизика нейтрино
Нейтрино (итал. neutrino — нейтрончик, уменьшительное от neutrone — нейтрон) — нейтральная фундаментальная частица с полуцелым спином. Есть электроны и соответствующий им тип нейтрино — электронный, и есть аналоги, лептоны второго и третьего поколений: мюон и мюонное нейтрино, тау-лептон и тау-нейтрино. Для каждого нейтрино существует также соответствующая античастица, называемая антинейтрино, которая также имеет спин 1/2 и не имеет электрического заряда.
Нейтрино — частица-призрак и хранитель тайн Вселенной
Ну, например, в бездны звезд, которые выделяют огромное количество лучистой энергии и порождают мощные потоки нейтрино. Потоки нейтрино Конечно, устройства для «просвечивания» звезд будут резко отличаться от рентгеновских аппаратов. Очевидно, в первую очередь целесообразно сосредоточить внимание на потоках нейтрино, рождающихся в этих безднах. Ведь возникшие нейтрино, мгновенно покидающие свой родильный дом, не могут не нести в себе какие-то знаки своего рождения. Если бы мы могли четче регистрировать полеты нейтрино, сколько бы нового мы узнали! И о далеких звездах, и о сверх далеких, и о близком Солнце. Ну а разве ничто не интересует нас в глубинах нашей Земли? Так ли уж хорошо мы знаем ее тайны, скрытые в центральном ядре и в глубочайших слоях?
Опыт основанный на свойствах частиц нейтрино Вот один из опытов, который решили поставить ученые, основываясь на свойствах частицы нейтрино. Он начался еще в 1968 году, когда американский физик Р. Дэвис решил поставить «градусник» самому Солнцу. Но не поверхностному его слою, температура которого давно измерена, а его недрам, той его сердцевине, в которой царствует температура до 13 миллионов градусов и где вершатся атомные реакции, сопровождающиеся вылетом нейтрино. Для этого он поместил 390 кубических метров хлорсодержащего вещества глубоко на дно заброшенной шахты. Это было сделано, чтобы исключить влияние «фоновых реакций», вызываемых космическими лучами. Нейтрино обладают способностью, хотя и очень редко, но взаимодействовать с одним из изотопов хлора, превращая его в аргон.
Затем в ходе опыта следовало отделить нестабильные атомы аргона и пропустить их через специальный счетчик, регистрирующий их распады с достаточно высокой точностью. Дэвис рассчитал, что если внутренние области Солнца обладают температурой более 15 миллионов градусов, при которых идет вышеназванная реакция, то во взятом им объеме хлора будет протекать одна реакция в сутки. Все казалось достаточно четко сбалансированным, но... Прошло 35 суток. Аппарат отметил не более чем пять прореагировавших с хлором солнечных нейтрино! В семь раз меньше, чем ожидалось! Во второй серии наблюдений в течение такого же срока было зарегистрировано еще меньше солнечных нейтрино: не больше четырех!
Дэвис всерьез занялся совершенствованием своего аппарата. Ему удалось резко снизить мешающий фон. Он использовал сверхчистые вещества. Несколько лет продолжалось совершенствование аппаратуры.
Чтобы избежать фона мюонов от обычных атмосферных ливней, регистрируются толко те частицы, которые идут снизу вверх. Они могут быть рождены только мюонными нейтрино, прошедшими Землю насквозь и провзаимодействовавшими под детектором. Такие нейтирно в основном рождаются а атмосферных ливнях с противоположной стороны Земли. Результаты экспериментов по регистрации нейтринных взаимодействий внутри детекторов SK, IBM3 и Kamiokande подземный детектор в Японии, прообраз SK, на котором эксперименты были завершены в 1996 году указывают на существование проблемы атмосферных нейтрино.
Таким образом, данные SK указывают на дефицит мюонных нейтрино, приходящих из нижней полусферы. Полный поток мюонов, измеренный на баксанском детекторе, хорошо согласуется с ожидаемым значением в отсутствии осцилляций, однако, угловое распределение мюонов из нижней полусферы существенно отличается от расчетного.
Название «нейтрино» по-итальянски «нейтрончик» спустя два года предложил итальянский физик Энрико Ферми 1901—1954. Нейтрон был экспериментально открыт в 1932 году. Сегодня, 9 февраля в истории: 1872.
В природе существует закон.
Если частицы микромира соединяются, то излучается обменная частица фотон или нейтрино. И наоборот. Если частицы микромира разъединяются, то это может произойти только лишь при поглощении строго по параметрам такой же обменной частицы. Эффект излучения или поглощения обменной частицы называют дефект массы или энергией связи. Рассмотрим этот вопрос. В недрах Солнца происходит термоядерный синтез химических веществ.
Например, из 4 атомов водорода получается один атом гелия. В свою очередь нейтрон состоит из протона и электрона. Благодаря закону Авогадро стало возможным рассчитать массу газов. Расчеты сразу показали, что масса атома гелия меньше, чем масса 4 атомов водорода, из которых образуется атом гелия. И, тут сразу не знаю как и назвать, вероятно, жульничество. Сначала говорят, что гелий образуется из 4 атомов водорода, а это 4 протона и 4 электрона.
А, когда говорят произведём расчёт, то уже говорят: возьмём 2 протона, 2 нейтрона и 2 электрона. А это очень разные расчёты. Ведь нейтрон сложная частица и наша задача узнать, где находится нейтрино — в протоне или в нейтроне. В первом случае нейтрино окажутся в составе протонов. Во втором случае нейтрино окажутся в нейтроне. Как такое жульничество смогло остаться в физике столько лет?
Хотя и так ясно, что при термоядерном синтезе нейтрино излучается. А распад возможен только при поглощении нейтрино. Таким образом, вот ошибочная жульническая формула бета-распада нейтрона. Вот правильная формула бета-распада нейтрона. Эту правильную формулу подтверждают и нейтринные телескопы. Или, что их зря строят?
Как можно объяснить эффект, что покинувший ядро химического элемента нейтрон распадётся, где-то в промежутке времени от 0 до 15 минут? Нейтрон довольно устойчивая конструкция и распадается только при встрече поглощении с нейтрино определённой частоты массы, энергии. Такое нейтрино обязательно появится в данном сечении взаимодействия в течение 15 мин. Этот факт характеризует среду пространства о наличии в ней нейтрино определённых частот масс, энергий и подтверждает факт поглощения нейтрино. Соответственно, распад произойдёт только после поглощения нейтрино. Ни массу нейтрона, ни массу нейтрино через число Авогадро не определить.
Они с числом Авогадро никак не связаны. Связь с числом Авогадро имеют только химические элементы. Таким образом, найдена ошибка в модели распада нейтрона, масса нейтрона приведённая в справочнике ошибочная. Теперь ничто не мешает закону взаимодействия частиц в микромире занять своё законное место по важности вслед за законом сохранения массы и энергии.
Измеряем массу нейтрино
- Нейтрино. Частица-призрак. | Живой Космос | Дзен
- Измеряем массу нейтрино
- Разновидности нейтрино
- Главное меню
- Что еще почитать
Нейтрино как темная материя
Протонные полярные сияния образуются положительно заряженными частицами в верхнем слое атмосферы вскоре после вспышек на Солнце В 2013 году, просматривая видео с камер, ученый обнаружил явное свечение с севера на юг. Сопоставив данные с камер и с установки в обсерватории, физик открыл протонное полярное сияние в нашей широте. Недавно он прочитал статью об открытии астрономами-любителями похожего типа полярного сияния. Физик Хаертдинов пока не знает, об одном и том же ли типе сияния говорят исследователи. Сегодня ему сложно объяснить как произошел молниевый разряд, поэтому широко данные не публикует. И до этого люди исследовали эти брызги, а вот волны никто не смотрел, — говорит ученый. Ученый на своем балконе Сделав открытие, Наиль захотел практического применения новых знаний. Сейчас он разрабатывает пока на бумаге устройство, которое позволит человеку управлять и контролировать погоду. Согласно его теории, для этого достаточно лишь разорвать резонанс в магнитосфере Земли. Так можно бороться с наводнениями, перемещая ливни в другое место.
Если отправить в атмосферу небольшой проводник металлическая палка , он может вызвать молнию, которая станет катализатором и переместит ливень в другое место. На исследование требуется 200 тысяч рублей, но получить такую небольшую сумму сложно — обсерватория заинтересована только в больших проектах, которые привлекут команду и крупные гранты. Например, мы сразу получали квартиру. Была уверенность в завтрашнем дне. А сейчас молодежь не идёт в науку, потому что уверенности этой нет. Ведь как сейчас проходит работа ученого? Получил грант на определенный срок — работаешь, а закончился грант — и нет работы. Стала, например, тема не модной, и куда ты теперь? Гораздо проще получить другую, более востребованную специальность.
Если всё останется как сейчас, то я помру и всё. И всё... В скором времени наука будет потеряна. Алкогольная фея Жители Нейтрино работают либо в обсерватории, либо в туристической сфере. Катя Ногина переехала в Приэльбрусье и открыла здесь модный бар, противоречащий всем местным порядкам Текст: Мария Масальцева Назад в меню Катя переехала в Приэльбрусье 12 лет назад. Вместе с мужем Тимофеем и сыном они давно искали, куда бы сбежать из Армавира, маленького военного городка. Про Кабардино-Балкарию узнали случайно — от знакомых байкеров, которые однажды устраивали там байк-шоу и привозили танцовщиц стриптиза. Байкеры и рассказали им о том, что директор одного из пансионатов — молодой предприниматель — хочет в ближайшее время открыть там клуб. Катя едет в свой бар Уже через пару дней ребята приехали в Чегет.
Познакомились с директором и договорились о том, что девушка откроет в пансионате танцевальный бар. Это было в ноябре 2006 года, Кате было 25 лет. Так и появился ее «Чегебар». Стартовый капитал был около 20 тысяч рублей. Повезло, что вся необходимая техника и оборудование уже были На третий день работы бар разгромили местные. За барной стойкой в «Сосновом баре» Извиняться за погром пришли уже на следующий день — директор пансионата помог. Объяснили, что не хотим ругаться, а хотим со всеми дружить, работать и кататься на склонах вместе с ними, — Катя сравнивает пансионат — центр развлекательной жизни курорта, с Курским вокзалом, где всегда много людей. После этого случая проблем с местными не было, и постепенно ребята стали в Приэльбрусье своими, переняли часть традиций, например, начали вставать, когда в помещение входят старшие. Со временем «Чегебар» стал в Приэльбрусье культовым.
Местные гиды помогли Кате освоиться, и скоро она начала зарабатывать не только баром, но и «на горах» — летом она водит туристов в походы, а зимой помогает с организацией фрирайд-катания на лыжах или сноуборде. Любовь к горам и ребенок свели ее со Светой, которая переехала из Москвы в девятиэтажку в Нейтрино. Кататься хотелось всем, поэтому мы по очереди оставались с детьми, а остальные шли на гору. Не только хозяйка бара, но и экскурсовод — Катя Ногина водит туристические группы в горные походы Со временем вокруг Кати сформировалась своя, довольно закрытая компания. В основном это люди, которые переехали в Приэльбрусье и занимаются здесь туристическим бизнесом. Они с радостью проведут экскурсию, расскажут о погоде, местных развлечениях и лучших кафе, но в свою жизнь не пустят — знают, что скоро ты все равно уедешь, а внезапная идея переехать сюда так и останется идеей. А если все же решишься на переезд, то невольно можешь стать для кого-то конкурентом по бизнесу. Бар никогда не был моей целью, я переехала сюда, чтобы просто развиваться дальше, а здесь можно учиться чему угодно. Я считаю, что человек живет, пока развивается — Когда приезжаю в Армавир к маме, то вижу, что старые друзья как насекомые, которые застыли в смоле.
Это беда маленьких городков: если ты в какой-то момент погряз в своей рутине, то ты в ней и останешься до смерти, а мир — он ведь больше, чем мы все себе его представляем, — говорит Катя. Мы выросли, нам это стало неинтересно. Left Right Катя и ее коллеги в «Сосновом баре» Вскоре у них появился второй бар, а затем и второй ребенок. У него даже нет страницы в Инстаграме, хотя его владельцы и их друзья активно пользуются социальными сетями для привлечения клиентов и спонсоров, которые помогают им со снаряжением. В баре всего четыре столика и скамейка у барной стойки, которую ребята сделали из старых сноубордов. Одна из самых распространенных фраз в баре: «Ты правда алкогольная фея». Так Катю называют все, кто пробовал настойки, которые она начала делать несколько лет назад. На время декрета Катя завязала с барами и почти на два года засела дома. Но однажды ей предложили организовать «бар на день» на одном из фестивалей в Приэльбрусье, и она согласилась.
В итоге я за два года прокачалась очень сильно, это признают и друзья, и профессиональное сообщество. Когда я планировала свое возвращение в барную жизнь, знала, что в «Сосновом баре» будут настойки и крафтовое пиво, — для настоек девушка собирает травы и ягоды в горах и даже разбила огород с лавандой под окнами многоэтажки в Нейтрино. Несмотря на любовь к Приэльбрусью, Катя не отрицает, что однажды уедет и отсюда. Сейчас он преподаёт физику в местной школе, а после уроков изобретает детектор солнечных нейтрино. Текст: Светлана Самсонова Назад в меню В импровизированном рабочем кабинете лежат трансформаторы, транзисторы, индукционные катушки, стоят стеллажи с книгами — в основном по физике, педагогике и 150 словарей английского языка. В углу стоят гиря и гантели. Из окна видны горы. В этом кабинете работает и практически живет ученый-физик Сергей Васильевич Гирин. Он переехал в горный поселок Нейтрино 39 лет назад из Киригизии, чтобы работать в единственном в Советском Союзе месте, где добывают элементарные фундаментальные частицы нейтрино — в Баксанской Нейтринной обсерватории.
Баксанская нейтринная обсерватория БНО Подземный научный комплекс, где проводят фундаментальные исследования в области нейтринной астрофизики и физики космических лучей. Строительство началось в 1967 год в горе Андырчи Баксанского ущелья — фон от космических лучей снижается по мере углубления в толщу горы и в конце тоннеля почти в 107 раз ниже, чем на поверхности. Мечта о большой физике — В январе 1979 прочитал в журнале «Земля и Вселенная», что в Кабардино-Балкарии есть нейтринная обсерватория. Узнал в редакции журнала контакты руководителя обсерватории и позвонил. Мне ответили, что нужно явиться лично на собеседование. Родители дали мне денег на билет, и уже в марте я приехал в Нейтрино. Тот самый журнал, который вдохновил будущего ученого. Изображения увеличиваются по клику Вуз, где учился Гирин, выпускал преподавателей физики, поэтому в БНО Сергея приняли в группу обслуживания и диагностики подземного сцинтилляционного телескопа , где он занимался в том числе калибровкой и ремонтом оборудования. Но ученый хотел большей самостоятельности, и поэтому в свободное время изучал всё, что связано с телескопом.
В 80-е семья Гириных получила квартиру в одной из двух девятиэтажек в поселке Нейтрино. Сначала жили в двушке, а когда у физика появился третий ребенок, переехали в трехкомнатную. В ней до сих пор и живет Сергей Васильевич, совсем один. Сцинтилляционный телескоп в БНО Многоцелевая подземная установка, предназначенная для решения большого круга проблем астрофизики, физики элементарных частиц и космических лучей. Шесть внешних и два внутренних регистрирующих слоя изготовлены из стандартных жидкостных сцинтилляционных детекторов.
Эта толща тоже тщательно подбирается — горные породы, например, должны быть как можно менее радиоактивными. Граниты нам не подойдут, глины тоже. Хорошее место для детектора — шахта в толще чистого известняка.
Еще одно важное требование — быть как можно дальше от атомных электростанций. Работающий ядерный реактор является очень мощным источником антинейтрино, которые в данном случае излишни. Лучшее направление для работы нейтринной обсерватории — прием частиц, пришедших снизу, сквозь нашу планету. Для нейтрино она прозрачна, для всего остального — нет. Современные детекторы определяют нейтринное событие по «разрушительному эффекту». Когда неуловимая частица все-таки взаимодействует с веществом детектора, она вызывает разрушение первоначального атомного ядра с образованием каких-то иных частиц. Их-то затем и обнаруживают в детекторе. Чтобы вызвать такую реакцию, нейтрино должно иметь собственную энергию не ниже определенного, нужного для данного детектора, уровня.
Поэтому современная техника всегда имеет ограничение снизу — регистрирует нейтрино, имеющие энергию выше определенного уровня. В таком порядке мы их и рассмотрим. Зачем мы вообще изучаем нейтрино? Нейтрино рассказывают нам чрезвычайно много о том, как Вселенная создается и удерживается от распада. Нет другого способа ответить на многие вопросы. Натаниэль Боуден, ученый из Ливерморской Национальной лаборатории имени Лоуренса Эксперты сравнили поиск этих частиц с работой археологов, восстанавливающих доисторические артефакты с целью понять, какой жизнь была тогда. Лучшее понимание нейтрино может раскрыть тайны других элементов астрономии и физики: от темной материи до расширения Вселенной. Эксперимент COHERENT Окриджской национальной лаборатории состоял из пяти детекторов частиц, предназначенных для непосредственного наблюдения высокоспецифического взаимодействия между нейтрино и ядрами атомов.
В прошлом году эти ученые опубликовали исследование в Science о взаимодействии между двумя нейтрино, которое было выдвинуто в качестве гипотезы десятилетиями ранее, но никогда прежде не наблюдались. Это не просто еще одна частица. Это попытка найти, причем сравнительно простым и относительно дешевым методом, — если сравнивать с Большим адронным коллайдером, например, — новую физику. Новая физика — это и понимание того, что такое темная материя: возможно, она окажется теми самыми стерильными нейтрино. И, что возможно, выход на новые технологии. Нельзя исключать, что новые нейтрино окажутся представителями неизвестного класса частиц, которые еще и взаимодействуют между собой каким-то иным способом.
В детекторе Борексино на 100 тонн жидкого сцинтиллятора мы имеем менее 200 нейтринных событий в день. Абсолютно бессмысленно считать энерговыделение. Если взять весь нейтринный поток и массу Земли, то мощность нагрева тела такой массы будет сравнима с мощностью бытового кипятильника. Теоретическое предположение о существовании элементарной частицы, названной нейтрино, было выдвинуто еще в 1930 году, только для того чтобы объяснить нарушение закона сохранения энергии. Обнаружить частицу экспериментально удалось только в 1956 году. Одно из первых фото нейтрино Считается, что большая часть этих нейтральных элементарных частиц образовались в момент Большого взрыва, также они непрерывно образуются при ядерных реакциях, происходящих в недрах звезд. На сегодняшний момент, в 2023 году, точно известно, что при помощи большого нейтринного детектора KamLAND, расположенного на японском острове Хонсю, удалось зарегистрировать геонейтрино — элементарные частицы, испускаемые из недр нашей планеты. Данные исследований были подтверждены и детектором Borexino Борексино , расположенным в Италии. Олег Смирнов: «В работы по геонейтрино я был непосредственно вовлечен со стороны Борексино. Когда на одной конференции я делал доклад и упомянул скептически «первое детектирование» потока геонейтрино на уровне 1. Звучал он приблизительно так: «В нашей первой статье о геонейтрино мы нигде не утверждали, что сделали измерение. Мы дали только верхнее ограничение на поток». Я проверил текст статьи, это действительно так. Реально первым измерением потока геонейтрино было именно измерение Борексино, а КамЛЭНД публиковал уточненное измерение позже». Ученые считают, что количество нейтрино, находящихся вокруг нас, в каждый момент времени просто огромно. Нейтрино являются одними из наиболее распространенных частиц во всей Вселенной. Так, для примера, количество солнечных нейтрино, проходящих через 1 см2 земной поверхности за одну секунду, составляет порядка 60 000 000 000 частиц. Данное обстоятельство как раз и объясняется тем, что нейтрино очень слабо взаимодействуют с любыми веществами, что в свою очередь, позволяет им беспрепятственно проходить через любые преграды. Нейтрино не имеют своего заряда, поэтому на эти частицы не влияют электромагнитные поля. Даже гравитация не оказывает значительного влияния на нейтрино, благодаря тому что эта частица обладает очень малой массой. Из-за того, что эти частицы обладают способностью проникать через любое вещество, обнаружить их чрезвычайно трудно. В настоящее время ученым удается «ловить» нейтрино лишь при помощи специальных детекторов очень большого размера, и обладающих достаточной массой, чтобы обеспечить сколько-нибудь заметное количество взаимодействий в детекторе. Исторически впервые солнечные нейтрино были зарегистрированы в хлор-аргоновом эксперименте Рэя Дэвиса. В его детекторе велся подсчет атомов аргона, образованных при взаимодействии солнечных нейтрино с изотопом хлора-37 37Cl.
Название «нейтрино» по-итальянски «нейтрончик» спустя два года предложил итальянский физик Энрико Ферми 1901—1954. Нейтрон был экспериментально открыт в 1932 году. Сегодня, 9 февраля в истории: 1872.
Что такое Нейтрино ?
Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года «за открытие нейтринных осцилляций, показывающих, что нейтрино имеют массу». Ферсман, «Воспоминания о камне», 1940 г.
Собственная естественная ширина уровня 1- с энергией 0.
Однако, доплеровское уширение уровня ядра 0. Дело в том, что атомы и ядра источника и мишени находятся в тепловом движении. Поэтому фотоны испускаются ядрами, двигающимися с различными тепловыми скоростями и в различных направлениях.
Распределение по скоростям является максвелловским. В результате линия 0. В большинстве случаев форма этой линии гауссова с шириной на половине высоты равна: где Е - средняя энергия фотона, k - постоянная Больцмана , Т - абсолютная температура, М - масса ядра.
Это означает, что высокоэнергичный участок доплеровски уширенной линии 0. В этом процессе способны участвовать только нужные для идентификации спиральности нейтрино фотоны, испускаемые возбужденными ядрами самария, движущиеся в направлении противоположном испущенным нейтрино. Рассмотрим схему регистрации фотонов.
Детектор фотонов - сцинтилляционный счетчик NaJ Tl 4 - могли достигать лишь те фотоны, которые, во-первых, проходили через магнит и, во-вторых, испытали резонансное рассеяние в кольцевом рассеивателе, окружавшем детектор. Прямое направление от источника 152Eu на детектор перекрывалось свинцовым фильтром 5 , исключавшим попадание на детектор фотонов без предварительного их резонансного рассеяния мишенью. Часть фотонов, достигших детектора, испытывала комптоновское рассеяние в материале магнита Fe.
Два из 26 электронов атома железа, находящихся на внешней 4d-оболочке, поляризуются при намагничивании. Сечение комптоновского рассеяния больше, если электроны и фотоны имеют противоположную поляризацию. Таким образом, измеряя скорость счета детектора фотонов при разных ориентациях магнитного поля, можно определить знак круговой поляризации фотонов, а значит и спиральность нейтрино.
Схема эксперимента изображена на рисунке 15. Схема эксперимента М. Гольдхабера Отсутствие правополяризованных нейтрино говорит о том, что для нейтрино не инвариантно относительно пространственного отражения операции перехода от правой системы координат к левой.
А инвариантность относительно операции пространственного отражения является необходимым условием для сохранения четности у нейтрино. Следовательно, нейтрино, рождающиеся и участвующие только в слабых процессах, являются хорошим доказательством несохранения четности в слабых взаимодействиях. Этот факт не позволяет нам присвоить нейтрино какую-либо определенную внутреннюю четность.
Левоспиральность нейтрино и правоспиральность антинейтрино можно объяснить только исходя из безмассовости нейтрино. А это привело бы к тому, что в новой системе отсчета нейтрино стало бы правоспиральным и совпало бы с антинейтрино, что, в свою очередь, привело бы к несохранению лептонного заряда. Таким образом, массовость нейтрино приведет к нарушению закона сохранения лептонного заряда.
Этот вопрос будет подробнее рассмотрен при описании нейтринных осцилляций. В 1956 г. Ли Дзундао и Янг Чженьнин выдвинули гипотезу, что при слабых взаимодействиях не только пространственная, но и зарядовая симметрия не имеют места.
В многочисленных экспериментах обнаружились явления, в которых эти законы явно нарушаются, но обязательно оба сразу. В частности, несохранение четности в слабых взаимодействиях подтверждено экспериментально в 1957 г. Подготовка к эксперименту началась в 1956 г.
Масса нейтрино важна для объяснения феномена скрытой массы в космологии , так как, несмотря на её малость, концентрация нейтрино во Вселенной достаточно высока, чтобы существенно повлиять на среднюю плотность. Если нейтрино имеют ненулевую массу, то различные виды нейтрино могут преобразовываться друг в друга. Это так называемые нейтринные осцилляции , в пользу которых свидетельствуют наблюдения солнечных нейтрино, угловой анизотропии атмосферных нейтрино, а также проведённые в начале этого века эксперименты с реакторными см. KamLAND и ускорительными нейтрино. Кроме того, существование нейтринных осцилляций напрямую подтверждено опытами в Садбери.
Подтверждение нейтринных осцилляций потребует внесения изменений в Стандартную Модель.
Если полная энергия всех трех типов нейтрино превысит в среднем 50 эВ на нейтрино, во Вселенной будет столько массы, что она схлопнется. Этот предел можно обойти, если предположить, что нейтрино нестабильно, но есть ограничения в рамках Стандартной модели. Гораздо более жесткое ограничение вытекает из тщательного анализа космологических данных, таких как космическое микроволновое фоновое излучение, обзоры галактик и лес Лайман-альфа. Это означает, что суммарные массы трех нейтрино должны быть менее 0,3 эВ. Нобелевская премия по физике 2015 была присуждена Такааки Кадзита и Артуру Б. Макдональду за экспериментальное открытие осцилляций нейтрино, которое демонстрирует, что нейтрино имеют массу. В 1998 году результаты исследований на нейтринном детекторе Супер-Камиоканде показали, что нейтрино могут колебаться от одного аромата к другому. Хотя это показывает, что нейтрино имеют массу, абсолютный масштаб массы нейтрино все еще неизвестен. Это связано с тем, что осцилляции нейтрино чувствительны только к разнице квадратов масс.
Наилучшая оценка разности квадратов масс массовых собственных состояний 1 и 2 была опубликована KamLAND в 2005 г. В 2006 году в эксперименте MINOS были измерены осцилляции от интенсивного пучка мюонных нейтрино, определив разницу в квадратах масс между собственными состояниями нейтрино 2 и 3. Таким образом, существует по крайней мере одно собственное состояние массы нейтрино с массой не менее 0,05 эВ. В 2009 г.
Открытие нейтрино
- 1 Электронное нейтрино в полевой теории
- 2 Электрическое поле электронного нейтрино
- Нейтрино ищут во льдах, шахтах и горных тоннелях
- Всё о нейтрино
- Попытка найти новую физику