Neutrino

Powstawanie neutrin w cyklu protonowym

Neutrino to cząstka elementarna, należąca do leptonów (fermionów o spinie 1/2). Ma zerowy ładunek elektryczny. Neutrina występują jako cząstki podstawowe w Modelu Standardowym. Doświadczenia przeprowadzone w ostatnich latach wskazują, że neutrina mają niewielką, bliską zeru masę. Powstają między innymi w wyniku rozpadu $\beta ^{+}$ (beta plus), przykładowo:

${}_{6}^{11}{\hbox{C}}\;\to \;_{5}^{11}{\hbox{B}}\;+\;{e^{+}}+\;\nu _{e}$

Istnieją 3 stany zapachowe neutrin:

• $\nu _{e}\,$ neutrino elektronowe
• $\nu _{\mu }\,$ neutrino mionowe
• $\nu _{\tau }\,$ neutrino taonowe

Oznaczone jako: ν_e, ν_μ, ν_τ

Prawdopodobnie każdy rodzaj neutrina ma swój odpowiednik (antyneutrino) w antymaterii. Antyneutrino elektronowe powstanie w trakcie rozpadu $\beta ^{-}$ (beta minus), przykładowo:

${}_{1}^{3}{\hbox{H}}\;\to \;_{2}^{3}{\hbox{He}}\;+\;{e^{-}}+{\bar {\nu }}_{e}$

Neutrina, podczas propagacji w przestrzeni, mogą zmieniać swój rodzaj (zapach) - zjawisko to nazywane jest oscylacją neutrin.

Neutrina nie oddziałują za pomocą oddziaływań silnych i elektromagnetycznych. Oddziałują jedynie za pośrednictwem oddziaływań słabych (i grawitacyjnych). Są tak przenikliwe, że obiekt wielkości planety nie stanowi dla nich prawie żadnej przeszkody (przez Ziemię w każdej sekundzie przelatuje wiele bilionów neutrin).

Głównym źródłem neutrin na Ziemi są oddziaływania promieni kosmicznych w górnych warstwach atmosfery (powstające w ten sposób neutrina nazywamy atmosferycznymi). Neutrina emitowane są także przez Słońce (neutrina słoneczne) i inne źródła kosmiczne. Ze źródeł sztucznych najwięcej neutrin powstaje w reaktorach jądrowych.

Neutrina są wychwytywane przez jądro atomowe (przekrój czynny na ten proces jest bardzo mały), inicjując jego rozpad. Zjawisko to wykorzystuje się do wykrywania neutrin. Neutrina wychwytuje się w gigantycznych basenach z destylowaną wodą (bądź innymi substancjami) umieszczonych głęboko pod ziemią i obserwuje się powstałe w wyniku tego promieniowanie.

Ostatnimi laty nastąpił olbrzymi rozwój fizyki neutrin dzięki takim eksperymentom jak KamLand, Kamiokande, Super-Kamiokande, SNO, K2K i MINOS.

Problem masy neutrin
Na podstawie doświadczeń oscylacji neutrin w eksperymencie Super-Kamiokande określono różnicę między zapachami neutrin na około 0.04 eV. Masa ta może być więc najniższą możliwą masą jednego z rodzajów (zapachów) neutrin (przy założeniu, iż drugi składnik ma niemierzalną masę). Górną granicę oszacowano podczas badań kosmologicznych (np. promieniowanie tła, ucieczkę galaktyk) na 0.3 eV. Zatem, na dzień obecny (2006) masa neutrin mieści się w przedziale:

$m_{n}=0,7-5,3\cdot 10^{-37}\operatorname {kg}$

.

Zobacz też: problem neutrin słonecznych

Linki zewnętrzne

• Successful Observation of the Oscillatory Pattern of Neutrino Mixing
• NuMI-MINOS Home Page
• Neutrino physics at Fermilab
• The Story of the Neutrino
• Neutrino Unbound
• Warszawska Grupa Neutrinowa
• Wrocławska Grupa Neutrinowa
• Zakład Neutrin i Ciemnej Materii IFJ PAN Kraków