Neutrinoscillationer

Neutrinoscillationer  er transformationerne af en neutrino ( elektron , myon eller taon ) til en neutrino af en anden art ( generation ) eller til en antineutrino . Teorien forudsiger eksistensen af ​​en lov om periodisk ændring i sandsynligheden for at opdage en partikel af en bestemt type, afhængigt af den tid, der er gået siden skabelsen af ​​partiklen .

Ideen om neutrinoscillationer blev først fremsat af den sovjetisk-italienske fysiker Bruno Pontecorvo i 1957 [1] .

Takaaki Kajita og Arthur McDonald modtog 2015 Nobelprisen i fysik for deres eksperimentelle bekræftelse af neutrinoscillationer [2] [3] [4] .

Tilstedeværelsen af ​​neutrinoscillationer er vigtig for at løse problemet med solneutrinoer .

Oscillationer i et vakuum

Det antages, at sådanne transformationer er en konsekvens af tilstedeværelsen af ​​en neutrinomasse eller (i tilfælde af neutrino↔antineutrinotransformationer) manglende bevarelse af leptonladningen ved høje energier .

Standardmodellen i sin originale version beskriver ikke neutrinomasser og deres svingninger, men de kan inkluderes i denne teori med en relativt lille modifikation - inklusion af masseudtrykket og PMNS- blandingsmatrixen af ​​neutrinoer i den generelle Lagrangian .

Vakuumsvingninger opdaget for atmosfæriske, reaktor- og acceleratorneutrinoer . For solneutrinoer kan vakuumoscillationer være en subdominant proces, men indtil videre er eksistensen af ​​denne type svingninger ikke blevet bekræftet for dem, i modsætning til svingninger i stof (Mikheev-Smirnov-Wolfenstein-effekten, se nedenfor).

Hvis neutrinomassen er lig nul (og dens værdi er stadig ukendt) eller masserne af alle typer neutrinoer er ens, så burde en sådan proces teoretisk set ikke finde sted.

Oscillationer i stof

Neutrinoscillationer i stof skyldes, at neutrinoen har en effektiv masse i mediet, som ikke er nul , uanset om neutrinoen har en masse. Sådanne svingninger øges kraftigt, når en neutrinostråle bevæger sig i et stof med en jævnt varierende tæthed i det øjeblik, hvor de effektive masser af to typer neutrinoer kommer tæt på hinanden (dette kræver også, at forskellige typer neutrinoer interagerer forskelligt med stof, dvs. , at de effektive potentialer neutrinoer i mediet afhang af mediets tæthed på forskellige måder). Denne effekt kaldes Mikheev-Smirnov-Wolfenstein-effekten og betragtes som hovedårsagen til den eksperimentelt opdagede mangel på elektronneutrinoer i neutrinofluxen fra Solen.

Eksperimenter

Oscillationer blev observeret for:

• solneutrinoer ( Davis chlor-argon eksperiment , SAGE , GALLEX / GNO gallium-germanium eksperimenter , Kamiokande og SNO vand - Cherenkov eksperimenter ) , BOREXINO scintillationseksperiment ;
• atmosfæriske neutrinoer (Kamiokande, IMB ), der opstår fra samspillet mellem kosmiske stråler med kernerne af atomer af atmosfæriske gasser i atmosfæren ;
• reaktor antineutrinos ( scintillationseksperiment KamLAND [ 5] , Daya Bay [6] , Double Chooz , RENO );
• acceleratorneutrinoer ( K2K-eksperimentet ( eng.  KEK To Kamioka ) observerede et fald i antallet af myonneutrinoer efter at have passeret 250 km i stoffets tykkelse [7] , OPERA- eksperimentet opdagede i 2010 svingninger af myonneutrinoer til tau-neutrinoer med efterfølgende fødsel af tau leptoner , T2K ( engelsk  Tokai til Kamioka ), MINOS ;

Oscillationer med transformation af muoniske neutrinoer, såvel som antineutrinoer, til elektroniske, undersøges i øjeblikket i MiniBooNE- eksperimentet , der er oprettet under betingelserne for LSND- eksperimentet . Foreløbige resultater af eksperimentet kan indikere en forskel i neutrino- og antineutrinooscillationer [8] [9] [10] .

Se også

• Matrix Pontecorvo - Maki - Nakagawa - Sakata
• Liste over eksperimenter i neutrinofysik
• Oscillationer af neutrale kaoner
• Oscillationer af B mesoner
• Neutrino astronomi

Noter

1. ↑ B. Pontecorvo . Mesonium og antitimesonium. Journal of Experimental and Theoretical Physics, V.33, C.549-551 (1957)
2. ↑ "Til teorien - Lenin, til eksperimentet - Nobel- arkivkopi af 6. oktober 2015 på Wayback Machine // Gazeta.Ru
3. ↑ Elements - videnskabsnyheder: Nobelprisen i fysik - 2015 . Hentet 9. oktober 2015. Arkiveret fra originalen 11. oktober 2015. (ubestemt)
4. ↑ Alexey Poniatov. "Varulve" i mikroverdenen  // Videnskab og liv . - 2015. - Nr. 11 . - S. 12-17 . (Russisk)
5. ↑ KamLAND - Japan , 200 km fra emitteren (reaktoren) til detektoren
6. ↑ Arkiveret kopi (link ikke tilgængeligt) . Hentet 13. februar 2014. Arkiveret fra originalen 22. februar 2014. (ubestemt) 
7. ↑ K2K eksperimentsted - Long Baseline neutrino oscillationseksperiment, fra KEK til Kamioka. . Hentet 5. juli 2010. Arkiveret fra originalen 18. februar 2020. (ubestemt)
8. ↑ MiniBooNE-resultater tyder på, at antineutrinoer handler anderledes // FremiLab Today, 06/10/2010 . Hentet 10. april 2011. Arkiveret fra originalen 11. november 2010. (ubestemt)
9. ↑ A.A. Aguilar-Arevalo et al. ( MiniBooNE samarbejde). Uforklaret overskud af elektronlignende hændelser fra en 1-GeV Neutrino Beam  (engelsk)  // Phys.Rev.Lett.. - 2009. - Vol. 102 . — S. 101802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.101802 .
10. ↑ A.A. Aguilar-Arevalo et al. (MiniBooNE samarbejde). Event Excess in the MiniBooNE Search for Oscillations  (engelsk)  // Phys.Rev.Lett.. - 2010. - Vol. 105 . — S. 181801 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.105.181801 .

Litteratur

• Materialer om neutrinofysik på hjemmesiden for SINP MSU
• S. M. Bilenky. Masser, blanding og oscillationer af neutrinoer  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Det Russiske Videnskabsakademi , 2003. - T. 173 , udgave. 11 . - S. 1171-1186 . - doi : 10.3367/UFNr.0173.200311b.1171 . (Russisk)
• S.S. Gershtein, E.P. Kuznetsov, V.A. Ryabov. Arten af ​​neutrinomassen og neutrinoscillationerne  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Russian Academy of Sciences , 1997. - T. 167 , no. 8 . — S. 811-848 . - doi : 10.3367/UFNr.0167.199708b.0811 . (Russisk)
• Yu. G. Kudenko . Undersøgelse af neutrinoscillationer i lang-baseline accelerator eksperimenter  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2011. - T. 181 , no. 6 . - S. 569-594 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201106a.0569 . (Russisk)
• Yu. G. Kudenko . Observation af oscillationer af myonneutrinoer til elektronneutrinoer i T2K-eksperimentet  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2013. - T. 183 , no. 11 . - S. 1225-1230 . - doi : 10.3367/UFNr.0183.201311d.1225 . (Russisk)
• Yuri Kudenko . Opdagelse af en ny type neutrinoscillation . elementy.ru , "Trinity option" nr. 13 (82) (5. juli 2011). Hentet 18. januar 2013. (ubestemt)
  • Yu. G. Kudenko . Neutrinoscillationer: seneste resultater og umiddelbare udsigter  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2018. - T. 188 , no. 8 . — S. 821–830 . - doi : 10.3367/UFNr.2017.12.038271 . (Russisk)
• ER. Zuckerman. Neutrinoscillationer og SRT  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Russian Academy of Sciences , 2005. - T. 175 , no. 8 . — S. 863–879 . - doi : 10.3367/UFNr.0175.200508e.0863 . (Russisk)
• G. Bellini, L. Ludhova, G. Ranucci, FL Villante. Neutrinoscillationer  . _ - 2013. - arXiv : 1310.7858 .

Ordbøger og encyklopædier	Stor russer