Neoidríonó gcáithníní: sainmhíniú, airíonna, cur síos. ascaluithe neoidríonó - é ...

Neoidríonó --cháithnín tosaigh go bhfuil an-chosúil leis an leictreon, ach nach bhfuil aon lucht leictreach. Tá sé an mais an-bheag, is féidir a bheith fiú nialas. Ón mais an neoidríonó ag brath ar an luas. Is é an difríocht i am teachta agus an léas de cháithníní 0,0006% (± 0,0012%). Sa bhliain 2011, bunaíodh í le linn an turgnaimh OPERA gur mó an treoluas an luas an tsolais neutrinos, ach nach bhfuil neamhspleách ar an taithí deimhnithe.

An cáithnín elusive

Tá sé seo ar cheann de na cáithníní is coitianta i na cruinne. Ós rud é go idirghníomhaíonn sé an-beag le hábhar, tá sé thar a bheith deacair a bhrath. Ní gá leictreoin agus neutrinos páirt a ghlacadh sa fórsa láidir núicléach, ach chomh páirt a ghlacadh sa lag. Cáithníní bhfuil airíonna den sórt sin ar a dtugtar leaptóin. Chomh maith le leictreon (posatrón agus frithcháithnín), a tharchur chuig an leaptóin muon ghearrtar (200 leictreon maise), tó (3500 leictreon maise), agus a n-frithcháithnín. Siad ar a dtugtar: leictreoin, muon agus neutrinos tó. Gach ceann acu Tá a chomhdhéanann í antimaterial, ar a dtugtar an antineutrino.

Muon agus tó, cosúil le leictreon, tá cáithníní a ghabhann leis. Tá sé muon agus neutrinos tó. Trí chineál cáithníní difriúil óna chéile. Mar shampla, nuair a idirghníomhaíonn neutrinos muon leis an sprioc, tá siad i gcónaí a tháirgeadh muons agus ní tó nó leictreon. I an t-imoibriú na gcáithníní, cé go leictreoin agus neutrinos leictreoin a chruthú agus a scrios, tá a n suime gan athrú. Seo mar thoradh ar iarbhír chuig leaptóin scaradh i dtrí chineál, gach ceann acu ina sheilbh a leaptóin mhuirearú agus neoidríonó a ghabhann leis.

A bhrath an cáithnín ag teastáil le brathadóirí-mhór agus an-íogair. De ghnáth, le neutrinos fuinneamh íseal a taisteal ar feadh blianta fada solas leis an idirghníomhú le hábhar. Dá bhrí sin, gach turgnaimh talún leo ag brath ar thomhas codán beag a idirghníomhaíonn le cláraitheoirí méid réasúnta. Mar shampla, i réadlann neoidríonó Sudbury, ina bhfuil 1,000 tonna tromuisce théann tríd an brathadóir faoi 1012 neutrinos gréine in aghaidh an tsoicind. Agus fuair ach 30 in aghaidh an lae.

Stair na fionnachtana

Wolfgang Pauli postulated ar dtús go bhfuil cáithníní in 1930. Ag an am sin, bhí fadhb, mar bhí cuma sé nach bhfuil an fuinneamh agus móiminteam uilleach atá stóráilte sa meath beta. Ach dúirt Pauli amach go más rud é nach bhfuil ann neutrinos idirghníomhú gcáithníní neodrach astaítear, an dlí a chaomhnú fuinnimh a thabhairt faoi deara. fisiceoir Iodálach Enrico Fermi i 1934 d'fhorbair an teoiric lobhadh beta, agus thug sí an t-ainm an cháithnín.

In ainneoin go léir na tuar ar feadh 20 bliain, ní féidir neutrinos a bhrath go turgnamhach mar gheall ar a idirghníomhaíocht lag le hábhar. Toisc go bhfuil na cáithníní mhuirear leictreachas, nach bhfuil siad ag fórsaí leictreamaighnéadacha, agus, dá bhrí sin, nach gcothódh siad ionization na substainte. Ina theannta sin, imoibríonn siad leis an tsubstaint amháin trí idirghníomhaíochtaí lag fórsa beag. Dá bhrí sin, tá siad na cáithníní fo-adamhacha is penetrating in ann dul trí líon mór na n-adamh gan cúis aon imoibriú. Níl ach 1 go 10 billiún de na cáithníní ag taisteal tríd an creatlach ag achar comhionann leis an trastomhas an Domhain Imoibríonn, le prótóin nó neodrón.

Ar deireadh, i 1956 ar ghrúpa de fisicithe Mheiriceá, faoi stiúir Frederick Reines Thuairiscigh na fionnachtain an antineutrino leictreon. I turgnaimh antineutrinos sé imoibreora núicléach radaithe, trí imoibriú le prótón, a bheidh ina neodrón agus positrons. Bhí sínithe fuinnimh ar leith (agus neamhchoitianta) den dara fotháirgí cruthúnas go bhfuil an cháithnín.

Oscailte leaptóin ghearrtar muons a bhí an pointe tosaigh le haghaidh aitheantais ina dhiaidh sin an dara neutrinos cineál - muon. Rinneadh iad a aithint amach i 1962 ar bhonn thorthaí an turgnaimh i luasaire cáithníní. Ard-fhuinnimh neutrinos muons lobhadh déanta ag pi-méasóin agus chuig an brathadóir ionas go raibh sé indéanta a scrúdú a dhéanamh ar a n-imoibriú leis an tsubstaint. In ainneoin an bhfíric go bhfuil siad neamh-imoibríoch, chomh maith le cineálacha eile de cháithníní, fuarthas amach go sna cásanna neamhchoitianta nuair a imoibríonn siad le prótóin nó neodróin, muons, muons neutrinos, ach ní leictreon. Sa bhliain 1998, bronnadh fisicithe Mheiriceá Leon Lederman, Melvin Schwartz agus Dzhek Shteynberger an Duais Nobel san fhisic d'aithint na muon-neutrinos.

I lár na 1970í, a fuarthas fisiceoir neoidríonó de leaptóin ghearrtar chineál eile - tó. Bhain Tau-neoidríonó agus tó-antineutrinos leis an lepton mhuirearú tríú. Sa bhliain 2000, fisicithe ag an tSaotharlann Náisiúnta Luasaire. Enrico Fermi Thuairiscigh an chéad fhianaise turgnamhach de go bhfuil an gcineál seo gcáithníní.

meáchan

Tá gach cineál na n neutrinos mhais, a bhfuil i bhfad níos lú ná sin de a gcomhpháirtithe ghearrtar. Mar shampla, léiríonn turgnaimh go gcaithfidh an mais an leictreoin-neoidríonó a ba chóir níos lú ná 0.002% de mhais leictreoin agus suim na maiseanna de na trí cineálacha a bheith níos lú ná 0.48 eV. Tá an smaoineamh ar feadh blianta fada go bhfuil mais an cháithnín náid, cé nach raibh aon fhianaise teoiriciúil láidir, cén fáth ar chóir é a bheith ar an mbealach sin. Ansin, i 2002, fuarthas an Réadlann Sudbury Neutrino an chéad fhianaise dhíreach a astaítear leictreoin neutrinos trí imoibrithe núicléacha i gcroílár na gréine, chomh fada agus mar a théann siad tríd é, a athrú dá chineál. Den sórt sin "ascaluithe" neutrino is féidir má tá ceann amháin nó níos mó de na cáithníní ar mó a mais beag. A n-staidéir ar an idirghníomhú ar ghathanna cosmacha i atmaisféar an Domhain a léiriú freisin ar an láthair mais, ach turgnaimh breise atá de dhíth a shainmhíniú níos cruinne é.

foinsí

foinsí nádúrtha neutrinos - ar meath radaighníomhach de na gnéithe laistigh den talamh, a bhíonn á hastú ag sreabhadh mór íseal-fhuinnimh leictreon-antineutrino. Supernovae freisin neutrino advantageously feiniméan, toisc gur féidir leis na cáithníní penetrate ach ábhar hyperdense déanta i réalta collapsing; ach tá cuid bheag den fhuinneamh a thiontú go solais. Léiríonn ríomhaireachtaí go thart ar 2% den fuinneamh na gréine - an neutrinos fuinnimh déanta i imoibrithe de thermonuclear comhleá. Is dócha go bhfuil an chuid is mó den ábhar dorcha na cruinne comhdhéanta de na neutrinos a tháirgtear le linn an Big Bang.

fadhbanna fisice

Réimsí a bhaineann réaltfhisic le neoidríonó, agus níos éagsúla agus go tapa ag teacht chun cinn. saincheisteanna reatha a mheallann líon mór na n-iarrachtaí turgnamhacha agus teoiriciúil, an méid seo a leanas:

• Cad iad na maiseanna neoidríonó difriúil?
• Conas a dhéanann siad difear cosmology, an Big Bang?
• ascalú siad?
• An féidir Casadh ceann amháin an chineáil neoidríonó isteach i gceann eile mar a théann siad tríd an ábhar agus spás?
• Tá neutrinos atá difriúil go bunúsach óna antiparticles?
• Conas réaltaí titim chun foirm a ollnóva?
• Cad é an ról atá ag neutrinos i cosmology?

Is é ceann de na fadhbanna le fada suim ar leith an fhadhb neoidríonó mar a thugtar air gréine. Tagraíonn an t-ainm ar an bhfíric go bhfuil i rith turgnamh trastíre roinnt a rinneadh thar na 30 bliain anuas, faoi deara go leanúnach na cáithníní níos lú ná mar is gá a thabhairt ar aird an fuinneamh radaithe ag an ghrian. Is é ceann réiteach is féidir an ascalaithe, ie. E. An t-athrú neutrinos leictreon a muon nó tó le linn an turais go dtí an Domhan. Mar sin, cé mhéad níos deacra muon íseal-fhuinnimh nó neutrinos tó a thomhas, go mbeadh an gcineál seo claochlú mhíniú cén fáth nach féidir linn a fheiceáil ar an méid ceart cáithníní ar an Domhan.

Nobel Duais Ceathrú

Bronnadh Duais Nobel san Fhisic 2015 go dtí Takaaki Kaji agus Arthur MacDonald do bhrath mhais neoidríonó. Ba é sin an dámhachtain ceathrú den chineál céanna a bhaineann le tomhais turgnamhach de na cáithníní. Féadfaidh duine éigin a bhfuil suim acu i an cheist maidir le cén fáth ar chóir dúinn a cúram an oiread sin faoi rud éigin go idirghníomhú ar éigean le hábhar ngnáthnós.

Ós rud é gur féidir linn a bhrath na cáithníní ephemeral is, fianaise ar ingenuity daonna. Ós rud é na rialacha meicnic chandamach, probabilistic, tá a fhios againn go bhfuil, in ainneoin an bhfíric go bhfuil beagnach gach ceann de na neutrinos pas a fháil tríd an Domhan, beidh cuid acu ag idirghníomhú leis. Is é an brathadóir ann go leor tá méid mór cláraithe.

Tógadh an chéad ghléas den sórt sin sna seascaidí, go domhain i mianach i Dakota Theas. Líonadh an seafta i 400 míle. leacht L ghlanadh. Ar an meán neoidríonó gcáithníní amháin idirghníomhaíonn laethúil le adamh clóirín, athrú sé isteach argón. Incredibly, Raymond Davis, a bhí freagrach as an braite, invented modh a bhrath na n-adamh Argón il, agus ceithre scór bliain ina dhiaidh sin, i 2002, ar an feat innealtóireachta iontach bronnadh an Duais Nobel.

réalteolaíocht nua

Mar gheall ar neutrinos idirghníomhú chomh weakly, is féidir leo taisteal achair mór. Tugann siad dúinn le léargas ar na háiteanna a shlí eile ní ba mhaith linn a bheith le feiceáil. Neutrinos Braitheadh Davis, le chéile mar thoradh ar imoibrithe núicléacha a bhí ar siúl i gcroílár na gréine, agus bhí siad in ann a fhágáil ar an suíochán incredibly dlúth agus te ach toisc nach bhfuil siad ag idirghníomhú le hábhar eile. Is féidir leat a bhrath fiú neutrinos astaítear ó lár an réalta phléasc ar fad de níos mó ná céad míle solasbhliain ón Domhan.

Lena chois sin, a dhéanamh ar na cáithníní is féidir a breathnú ar an Cruinne ina scála an-bheag, i bhfad níos lú ná iad siúd inar féidir breathnú ar an Large Hadron Collider sa Ghinéiv, fuair sé amach an Bósóin Higgs. Is ar an gcúis gur chinn an Coiste Nobel a bhronnadh ar an Duais Nobel an teacht ar an neoidríonó de chineál eile.

ganntanas mistéireach

Nuair a breathnaíodh Ray Davis neutrinos gréine, fuair sé ach aon trian de an chainníocht súil leis. An chuid is mó fisiceoirí a chreidiúint, go bhfuil an chúis atá leis seo an t-eolas droch réaltfhisic an Sun: b'fhéidir Scairt samhail fho-ithir mheas thar ceart an méid a tháirgtear ina neoidríonó. Mar sin féin, le blianta fada, fiú tar éis deireadh na samhlacha gréine níos fearr, d'fhan an t-easnamh. Fisicithe a bheith íoctha aird go fhéidearthacht eile: d'fhéadfadh an fhadhb a bheith bainteach le ár n-aireachtáil na cáithníní. Dar leis an teoiric, i réim ansin nach raibh siad ag an meáchan. Ach tá roinnt fisiceoirí an argóint go deimhin tá na cáithníní mais infinitesimal, agus bhí sé seo mais an chúis a n-easpa.

Trí-Ag tabhairt aghaidh gcáithníní

Dar leis an teoiric na ascaluithe neoidríonó, i nádúr, tá trí chineál éagsúla acu. Má tá cáithnín mais, go ag gluaiseacht is féidir é pas a fháil ó chineál amháin go ceann eile. Trí chineál - leictreoin, muons agus tó - Is féidir sa idirghníomhú leis an tsubstaint a thiontú go cháithnín ghearrtar fhreagraíonn (leictreoin agus tó muon leaptóin). "Oscillation" Is mar gheall ar meicnic chandamach. níl an cineál neoidríonó tairiseach. Athraíonn sé le himeacht ama. Neutrinos, a thosaigh a bheith ann mar ríomhphost is féidir, dul isteach i muon, agus ansin ar ais. Dá bhrí sin, is féidir na gcáithníní a ghlacadh, déanta i gcroílár na gréine, ar an mbealach chun an Domhan a chomhshó go tréimhsiúil ina neutrinos muon agus vice versa. Toisc go bhféadfadh Davis braite bhrath ach leictreon-neutrinos, a d'fhéadfadh bheith ina chúis le athraigh núicléach de chlóirín i Argón, agus bhain sé féidir go bhfuil an neoidríonó in easnamh a bheith ina gcineálacha eile. (Tharlaíonn sé go raibh ascalú neutrinos taobh istigh den Ghrian, agus ní ar an mbealach go dtí an Domhain).

An turgnamh Cheanada

T-aon bhealach chun tástáil sin ná a chruthú braite a d'oibrigh ar feadh na trí chineál neutrinos. Ag tosú ó na 90s Arthur McDonald ar Ollscoil na Banríona i Ontario, bhí sé ar an bhfoireann, atá i gcrích i mianach i Sudbury, Ontario. Tá Suiteáil tonna tromuisce, ar fáil ar iasacht ag an Rialtas Cheanada. Is uisce trom annamh, ach tá an fhoirm a tharlaíonn go nádúrtha an uisce, wherein tá an hidrigin prótón amháin in ionad a deoitéiriam iseatóp níos troime, a chuimsíonn prótón agus neodrón. rialtas Cheanada a stoc-charnadh uisce trom, m. K. Tá sé in úsáid mar chuisnithe in imoibreoir núicléach. D'fhéadfadh go léir trí chineál neutrinos scrios deoitéiriam chun prótóin agus neodróin, na neodróin agus ansin chomhaireamh. Brathadóir cláraithe thart ar trí huaire an líon i gcomparáid leis Davis - go díreach an méid is fearr a thuar na samhlacha Gréine. Sé seo le fios gur féidir leis an leictreon-neutrinos oscillate ina gcineálacha eile.

turgnamh Seapáinis

Timpeall an am céanna, rinne Takaaki Kadzita ó Ollscoil Tóiceo turgnamh iontach eile. Brathadóir suite sa seafta sa tSeapáin taifeadta neutrinos nach dtagann as an taobh istigh de na gréine, agus as an atmaisféar uachtarach. I imbhuailtí prótón ar ghathanna cosmacha leis an atmaisféar atá déanta ceathanna cáithníní eile, lena n-áirítear neutrinos muon. Sa mianach iad a chomhshó chun núicléis hidrigine in muons. D'fhéadfadh Brathadóir Kadzity fheiceáil cáithníní ag teacht in dhá threo. Roinnt thit ó thuas, ag teacht as an atmaisféar, agus tá cinn eile ag bogadh ó bun an leathanaigh. Ba é líon na gcáithníní éagsúla, a labhair mar gheall ar a nádúr éagsúla - bhí siad ag pointí éagsúla ina timthriall oscillatory.

Réabhlóid san Eolaíocht

Tá sé ar fad ascaluithe coimhthíocha agus iontas, ach cén fáth neoidríonó agus an mhais a mhealladh aird an oiread sin? Is é an chúis shimplí. Sa tsamhail caighdeánach na fisice gcáithníní tosaigh, d'fhorbair thar na caoga bliain anuas an fichiú haois, a chuireann síos i gceart go léir na tuairimí eile i luasairí agus turgnaimh eile, bhí na neutrinos a bheith massless. Léiríonn an fionnachtain mhais neoidríonó go bhfuil rud éigin ar iarraidh. Níl an tSamhail Caighdeán críochnaithe. heilimintí fós le teacht Missing - le cabhair ó na Large Hadron Collider nó an duine eile nach bhfuil, a cruthaíodh go fóill meaisín fíorúil.