Neutrinó rezgések

A neutrínó rezgések  egy neutrínó ( elektron , müon vagy taon ) átalakulása egy másik típusú neutrínóvá ( generáció ) vagy antineutrínóvá . Az elmélet megjósolja egy bizonyos típusú részecske észlelési valószínűségének periodikus változásának törvényét , attól függően, hogy mennyi idő telt el a részecske létrehozása óta .

A neutrínó-oszcilláció ötletét először Bruno Pontecorvo szovjet-olasz fizikus vetette fel 1957 -ben [1] .

Takaaki Kajita és Arthur McDonald 2015-ben fizikai Nobel-díjat kapott a neutrínó oszcillációinak kísérleti megerősítéséért [2] [3] [4] .

A neutrínó rezgések jelenléte fontos a szoláris neutrínók problémájának megoldásához .

Oszcillációk vákuumban

Feltételezzük, hogy az ilyen átalakulások a neutrínótömeg jelenlétének vagy (neutrínó↔antineutrínó transzformációk esetén) a lepton töltés nem konzerválásának következményei nagy energiák mellett .

A Standard Modell eredeti változatában nem írja le a neutrínótömegeket és rezgéseiket, de viszonylag kis módosítással – a tömegtag és a neutrínók PMNS- keverési mátrixának az általános Lagrange -bevonásával – beilleszthetők ebbe az elméletbe.

Vákuumoszcillációkat fedeztek fel légköri, reaktor- és gyorsítóneutrínóknál . A szoláris neutrínóknál a vákuumrezgés szubdomináns folyamat lehet, de ez idáig az ilyen típusú oszcillációk létezése náluk nem igazolódott, ellentétben az anyag oszcillációjával (a Mikheev-Smirnov-Wolfenstein-effektus, lásd alább).

Ha a neutrínó tömege egyenlő nullával (és értéke még nem ismert), vagy az összes neutrínó tömege egyenlő, akkor elméletileg ilyen folyamatnak nem szabadna végbemennie.

Oszcillációk az anyagban

Az anyagban fellépő neutrínó-oszcilláció annak a ténynek köszönhető, hogy a neutrínónak a közegben effektív tömege van, amely nem nulla , függetlenül attól, hogy a neutrínónak van-e tömege. Az ilyen oszcillációk élesen megnövekednek, ha egy neutrínó nyaláb simán változó sűrűségű anyagban mozog abban a pillanatban, amikor kétféle neutrínó effektív tömege közel kerül egymáshoz (ehhez az is szükséges, hogy a különböző típusú neutrínók eltérő módon lépnek kölcsönhatásba az anyaggal, azaz , hogy a közegben lévő effektív potenciális neutrínók különböző módon függtek a közeg sűrűségétől). Ezt a hatást Mikheev-Smirnov-Wolfenstein effektusnak nevezik, és ez a fő ok a kísérletileg felfedezett elektronneutrínók hiányára a Napból érkező neutrínóáramban .

Kísérletek

Oszcillációkat figyeltek meg:

• napneutrínók ( Davis klór-argon kísérlet , SAGE , GALLEX / GNO gallium-germánium kísérletek , Kamiokande és SNO víz - Cserenkov kísérletek ), BOREXINO szcintillációs kísérlet ;
• légköri neutrínók (Kamiokande, IMB ), amelyek a kozmikus sugarak és a légkörben lévő légköri gázok atommagjainak kölcsönhatásából származnak ;
• reaktor antineutrínók ( szcintillációs kísérlet KamLAND [5] , Daya Bay [6] , Double Chooz , RENO );
• gyorsító neutrínók (a K2K kísérlet ( eng.  KEK To Kamioka ) a müonneutrínók számának csökkenését figyelték meg, miután 250 km-t áthaladtak az anyag vastagságában [7] , az OPERA kísérlet 2010-ben fedezte fel a müonneutrínók tau neutrínókba való oszcillációját a tau leptonok későbbi születése , T2K ( angolul  Tokai to Kamioka ), MINOS ;

A müonikus neutrínók, valamint az antineutrínók elektronokká történő átalakulásával járó oszcillációkat jelenleg az LSND kísérlet körülményei között felállított MiniBooNE kísérletben vizsgálják . A kísérlet előzetes eredményei a neutrínó és az antineutrínó rezgések különbségére utalhatnak [8] [9] [10] .

Lásd még

• Mátrix Pontecorvo - Maki - Nakagawa - Sakata
• A neutrínófizikai kísérletek listája
• Semleges kaonok rezgései
• A B mezonok oszcillációi
• Neutrinó csillagászat

Jegyzetek

1. ↑ B. Pontecorvo . Mezónium és antimezónium. Journal of Experimental and Theoretical Physics, V.33, C.549-551 (1957)
2. ↑ "Az elmélethez - Lenin, a kísérlethez - Nobel- levéltári másolat 2015. október 6-án a Wayback Machine -nél // Gazeta.Ru
3. ↑ Elemek - tudományos hírek: Fizikai Nobel-díj - 2015 . Letöltve: 2015. október 9. Az eredetiből archiválva : 2015. október 11.. (határozatlan)
4. ↑ Alekszej Poniatov. A mikrovilág "vérfarkasai"  // Tudomány és élet . - 2015. - 11. sz . - S. 12-17 . (Orosz)
5. ↑ KamLAND - Japán , 200 km az emittertől (reaktortól) a detektorig
6. ↑ Archivált másolat (a hivatkozás nem elérhető) . Letöltve: 2014. február 13. Az eredetiből archiválva : 2014. február 22.. (határozatlan) 
7. ↑ K2K kísérleti helyszín - Long Baseline neutrínó oszcillációs kísérlet, KEK-től Kamiokáig. . Letöltve: 2010. július 5. Az eredetiből archiválva : 2020. február 18. (határozatlan)
8. ↑ A MiniBooNE eredményei azt sugallják, hogy az antineutrínók másként hatnak // FremiLab Today, 2010.06.10 . Letöltve: 2011. április 10. Az eredetiből archiválva : 2010. november 11.. (határozatlan)
9. ↑ A.A. Aguilar-Arevalo et al. ( MiniBooNE együttműködés). Az elektronszerű események megmagyarázhatatlan túllépése 1 GeV-es neutrínósugárból  (angol)  // Phys.Rev.Lett.. - 2009. - Vol. 102 . — P. 101802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.101802 .
10. ↑ A.A. Aguilar-Arevalo et al. (MiniBooNE együttműködés). Event Excess in the MiniBooNE Search for Oscillations  (angol)  // Phys.Rev.Lett.. - 2010. - Vol. 105 . - P. 181801 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.105.181801 .

Irodalom

• A neutrínófizikával kapcsolatos anyagok a SINP MSU honlapján
• S. M. Bilenky. A neutrínók tömegei, keveredése és oszcillációi  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2003. - T. 173. szám. 11 . - S. 1171-1186 . - doi : 10.3367/UFNr.0173.200311b.1171 . (Orosz)
• S.S. Gershtein, E.P. Kuznyecov, V.A. Rjabov. A neutrínó tömegének és a neutrínó rezgésének természete  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 1997. - T. 167 , no. 8 . - S. 811-848 . - doi : 10.3367/UFNr.0167.199708b.0811 . (Orosz)
• Yu. G. Kudenko . A neutrínó oszcillációinak vizsgálata hosszú alapvonalú gyorsítókísérletekben  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2011. - T. 181 , no. 6 . - S. 569-594 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201106a.0569 . (Orosz)
• Yu. G. Kudenko . A müonneutrínók elektronneutrínókká való oszcillációinak megfigyelése a T2K kísérletben  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2013. - T. 183 , no. 11 . - S. 1225-1230 . - doi : 10.3367/UFNr.0183.201311d.1225 . (Orosz)
• Jurij Kudenko . Egy új típusú neutrínó oszcilláció felfedezése . elementy.ru , "Trinity option" No. 13 (82) (2011. július 5.). Letöltve: 2013. január 18. (határozatlan)
  • Yu. G. Kudenko . Neutrinó oszcillációk: legújabb eredmények és közvetlen kilátások  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2018. - T. 188 , no. 8 . – S. 821–830 . - doi : 10.3367/UFNr.2017.12.038271 . (Orosz)
• I.S. Zuckerman. Neutrinó oszcillációk és SRT  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Orosz Tudományos Akadémia , 2005. - T. 175 , no. 8 . – S. 863–879 . - doi : 10.3367/UFNr.0175.200508e.0863 . (Orosz)
• G. Bellini, L. Ludhova, G. Ranucci, FL Villante. Neutrinó  rezgések . - 2013. - arXiv : 1310.7858 .

Szótárak és enciklopédiák	Nagy orosz