中微子顆粒：定義，屬性的描述。 中微子振盪 - 它...

中微子 - 基本粒子，這是非常相似的電子，但它沒有電荷。 它有一個非常小的質量，甚至可能是零。 從中微子的質量取決於速度。 在到達和粒子束的時間差為0,0006％（±0,0012％）。 在2011年，它的速度超過了輕中微子的速度OPERA實驗期間成立，但獨立的這種經驗沒有得到證實。

難以捉摸的粒子

這是宇宙中最常見的粒子之一。 由於互動很少有問題，這是非常難以察覺。 電子和中微子不參與強核力，而是平等地參與弱。 具有這些性質的顆粒被稱為輕子。 除了電子（正電子和反粒子），簡稱帶電輕子μ介子（200電子質量），tau蛋白（3500電子質量），以及它們的反粒子。 他們被稱為：電子，μ介子和tau中微子。 他們每個人都有antimaterial組成部分，被稱為反中微子。

介子，如電子，具有伴隨的顆粒。 它介子中微子。 三種類型彼此不同的顆粒。 例如，當μ中微子與靶相互作用，它們總是產生的μ介子和tau蛋白從未或電子。 在顆粒的反應，雖然創建和銷毀的電子和電子中微子，它們的總和保持不變。 這一事實導致分離輕子分為三種類型，其中的每一個具有一個帶電輕子和伴隨中微子。

為了檢測需要該顆粒非常大的，高度敏感的檢測器。 作為一項規則，具有低能量中微子將前往許多光年與物質的相互作用。 因此，與他們所有的地面實驗依賴於與註冊服務商合理的規模進行交互的一小部分的測量。 例如，在一個中微子天文台薩德佰裡，含有1,000噸的重水穿過大約每秒1012太陽中微子的檢測器。 而且，只有每天30中。

發現的歷史

沃爾夫岡·泡利第一假定顆粒的存在在1930年當時，出現了一個問題，因為它似乎是，能量和角動量不存儲在β衰變。 不過，保利指出，如果沒有發出的中微子的相互作用中性粒子的 能量守恆定律 將被觀察到。 意大利物理學家費米在1934年開發的β衰變理論，並給了她顆粒的名字。

儘管所有的預測20年，中微子不能進行實驗，因為它檢測到的 弱相互作用 與物質。 因為粒子帶電，它們不充當電磁力，並且，因此，它們不會引起實質的電離。 此外，他們只能通過弱相互作用很小的力與物質發生反應。 因此，它們能夠通過原子的數量龐大的傳遞，而不會引起任何反應的最具穿透性的亞原子粒子。 僅1至10十億這些顆粒穿過織物由等於地球的直徑的距離的行駛，反應用質子或中子。

最後，在1956年的一組美國物理學家，由弗雷德里克·萊因斯領導報告的 電子反中微子的發現。 在實驗中它反中微子輻射核反應堆，與質子反應，形成中子和正電子。 後者副產品的獨特的（和罕見的）能量的簽名是粒子的存在的證據。

打開帶電輕子μ子被用於第二類型中微子的後續識別的起點 - μ介子。 它們的識別是在1962年的粒子加速器的實驗的結果的基礎上進行的。 通過介子形成並引導到檢測器，這樣，就可以檢查它們與物質反應的高能量μ介子衰變中微子。 儘管他們是無反應的，以及其他類型的粒子，發現在極少數情況下，當他們與質子或中子，介子，中微子介子反應，但從來沒有電子。 1998年，美國物理學家萊德曼利昂，梅爾文·施瓦茨和Dzhek Shteynberger被授予諾貝爾物理學獎的μ子中微子的鑑定。

在70年代中期，中微子物理學取得了另一種帶電輕子 - 頭。 頭中微子和tau蛋白反中微子用這個第三帶電輕子有關。 2000年，在國家加速器實驗室的物理學家。 恩里科費米報導這種類型的粒子存在的第一個實驗證據。

重量

所有類型的中微子有質量，這比他們的合作夥伴收取的少得多。 例如，實驗表明，電子中微子的質量必須是電子質量和三個品種的質量之和小於0.002％應小於0.48電子伏特。 多年來本以為粒子的質量是零，雖然沒有令人信服的理論依據，為什麼應該是這樣的。 然後，在2002年獲得了薩德伯里中微子天文台是電子中微子通過核反應在太陽的核心發出的，只要他們通過它，改變它的類型的第一個直接證據。 這樣的“振盪”中微子可能的，如果一個或多個所述顆粒具有小的質量。 他們的研究在地球大氣層的宇宙射線的相互作用也表明大量存在，但還需要進一步的實驗，以便更準確地定義它。

來源

中微子的天然來源 - 的地球，這是在大流量低能量電子中微子的發射範圍內的元件的放射性衰變。 超新星是也有利地中微子現象，因為這些顆粒僅能穿透形成在坍縮星高密度材料; 只有能量的一小部分被轉換成光。 計算表明，太陽能的約2％ -形成在能量中微子 熱核反應的 融合。 這可能是最宇宙的暗物質是由大爆炸時產生的中微子。

物理問題

有關中微子天體物理學，多樣和快速發展的領域。 這吸引了大量的實驗和理論工作當前的問題，以下內容：

• 有哪些不同的中微子質量？
• 它們是如何影響宇宙學，宇宙大爆炸？
• 它們振盪？
• 一種類型的中微子可以變成另一種，因為他們通過物質和空間旅行？
• 中微子是從它們的反粒子根本不同？
• 如何星級坍縮形成一顆超新星？
• 什麼是宇宙中微子的作用？

其中一個特別重要的長期存在的問題是所謂的太陽中微子問題。 這個名字指的是在在過去30年中進行了數次地面實驗，不斷觀察到的顆粒比需要的更小，能夠製造太陽輻射的能量的事實。 一個可能的解決方案是振盪的，即。E.電子中微子的轉化到脫扣到地球中μ介子或tau。 因此，如何更難以測量的低能量μ介子和陶中微子，這種轉變可以解釋為什麼我們沒有看到地球上的顆粒適量。

四諾貝爾獎

諾貝爾物理學獎2015被授予隆明鍛冶和阿瑟·麥克唐納用於檢測中微子質量的。 這是這些粒子的實驗測量相關聯的第四個類似的獎勵。 有人可能有興趣在我們為什麼要如此在意的東西，幾乎與普通物質發生相互作用的問題。

我們可以檢測這些短暫的顆粒的事實，證明了人類的智慧。 由於量子力學，概率規則，我們知道，儘管幾乎所有的中微子穿過地球，其中一些將與它進行交互。 該檢測器能夠足夠大的尺寸被登記的。

第一個這樣的裝置始建於六十年代，深藏在南達科他州一個煤礦。 軸裝入40萬：L清洗液。 平均而言，一個顆粒中微子每日用氯的原子相互作用時，它轉換成氬氣。 令人難以置信的是，雷蒙德·戴維斯，誰是負責檢測儀，發明了一種方法，用於檢測多個氬原子，以及四十年後，在2002年，這個驚人的工程壯舉，他被授予諾貝爾和平獎。

新天文學

由於中微子相互作用，從而弱，他們可以走很遠。 他們給我們窺見到，否則我們將永遠不會看到的地方。 中微子檢測戴維斯，形成發生在太陽的心臟核反應的結果，並能離開這個令人難以置信的密集和炎熱的座位，只是因為他們不與其他物質發生相互作用。 你甚至可以在距離地球超過十萬光年的距離檢測從被爆炸恆星的中心發出的中微子。

此外，這些顆粒有可能觀察它的規模非常小的宇宙中，除了那些在其中可以查看到大型強子對撞機位於日內瓦小得多，發現了 希格斯玻色子。 正是出於這個原因，諾貝爾委員會決定授予諾貝爾文學獎的另一種類型的中微子的發現。

神秘短缺

當雷·戴維斯觀察到的太陽中微子，他發現只有預期量的三分之一。 大多數物理學家認為，這樣做的原因是太陽的天體物理學的知識貧乏：也許照地基模型高估了它的中微子產生量。 然而，多年來，太陽能模型已經好轉，甚至後，赤字依然存在。 物理學家們注意了另一種可能性：這個問題可能與我們的這些粒子的看法。 根據這一理論，然後戰勝他們沒有重量。 但一些物理學家認為，事實上，顆粒的質量極小，而這個質量為自己的不足的原因。

三面粒子

根據中微子振盪理論，在自然界中，有三種不同類型的人。 如果顆粒具有的質量，即隨著其移動它可以從一種類型到另通過。 三種類型 - 電子，μ介子和tau - 在與物質的相互作用，可以轉化為相應的帶電粒子（電子和μ介子tau蛋白輕子）。 “振盪”是由於量子力學。 中微子類型不是恆定的。 它隨時間而變化。 中微子，這開始了它的存在作為一個電子郵件，可以變成一個μ介子，然後回來。 因此，顆粒，形成在太陽的核心，在途中對地球可以週期性地轉換為μ中微子，反之亦然。 由於戴維斯探測器可以檢測只電子中微子，這可能導致在氬氣中氯的核嬗變，似乎有可能是缺少中微子變成其他類型。 （事實證明，中微子振盪，太陽內，而不是在路上地球）。

加拿大實驗

對此進行測試的唯一方法是創建一個所有這三種類型的中微子工作的檢測器。 從上世紀90年代阿瑟·麥克唐納在安大略省皇后大學的開始，他帶領球隊，這是在安大略省薩德伯里礦進行。 安裝包含噸重水，由加拿大政府提供的貸款。 重水是罕見的，但水的天然存在的形式，其中含有一種質子的氫被其較重同位素氘，其包含一個質子和一個中子替換。 加拿大政府儲備重水，米K.它被用作核反應堆的冷卻劑。 所有這三種類型的中微子可以摧毀氘，形成質子和中子，中子，然後計數。 探測器註冊三倍的數量與戴維斯相比 - 這正是最能預測太陽車型的量。 這表明電子中微子可以在其他類型的振盪。

日本實驗

大約在同一時間，來自東京大學隆明Kadzita進行的另一項備受矚目的實驗。 安裝在日本軸上的探測器記錄中微子不來從太陽的內部，並從上層大氣。 在宇宙射線與大氣的質子碰撞形成其它顆粒，包括μ中微子的淋浴。 在礦井它們被轉換為氫核在μ介子。 探測器Kadzity可以看到顆粒來在兩個方向。 一些從上面掉了下來，從大氣中來，而有些則是從底部移動。 顆粒的數目是不同的，即談到性質不同 - 他們在其振盪週期的不同階段。

革命科學

這一切都充滿異國情調和令人驚訝的，但為什麼中微子振盪和質量吸引如此多的關注？ 原因很簡單。 在基本粒子物理學的標準模型，開發了在過去的五十年二十世紀，準確描述在加速器和其他實驗的所有其他意見，中微子是無質量的。 中微子質量的發現表明，缺少的東西。 標準模型是不完整的。 缺少的元素尚未被發現 - 與大型強子對撞機或其他的幫助下，還沒有創建的虛擬機。