Azərbaycanca
Беларускі
Dansk
Deutsch
Española
Français
Indonesia
Italiana
日本語
Қазақ
Lietuvos
Nederlands
Português
Русский
සිංහල
แบบไทย
Türkçe
Українська
中國人
United State
Afrikaans
Нейтри́но — стабільні нейтральні лептони з напівцілим спіном, що беруть участь лише в слабкій і гравітаційній взаємодіях — надзвичайно мляво взаємодіють з речовиною: довжина вільного пробігу нейтрино з енергією 1 МеВ у свинці становить ~ 1018 м (~ 100 світлових років).
| Нейтрино | |
 | |
| Склад: | елементарна частинка |
|---|---|
| Родина: | ферміон |
| Група: | лептон |
| Покоління: | три покоління: електронне, мюонне, таонне |
| взаємодії: | слабка, гравітаційна |
| Частинка: | нейтрино |
| Античастинка: | антинейтрино |
| Передбачена: | 1930, Вольфганг Паулі |
| Відкрита: | 1956, [en], Фредерік Рейнз, Ф.Б. Гаррісон, Г.В. Крузе та А.Д. Макґваєр |
| Символ: | ν |
| Число типів: | 3 |
| Маса: | дискутується |
| Електричний заряд: | 0 |
| Спін: | 1/2 |
Розрізняють електронне, мюонне і тау-лептонне нейтрино. Нейтрино й відповідні їм антинейтрино відіграють велику роль у перетвореннях елементарних частинок, у глобальних космогонічних процесах. Маса нейтрино значно менша, ніж інших відомих елементарних частинок. У Стандартній моделі елементарних частинок масу спокою нейтрино покладено нульовою (вони завжди перебувають у русі). Проте осциляції нейтрино (перетворення одних нейтрино на інші) передбачають наявність у нейтрино маси спокою, і, у разі їх підтвердження, модель потребуватиме відповідних змін.
Історія відкриття
Розвиток квантової механіки в 20-их роках призвів до розуміння дискретності енергетичних рівнів в атомному ядрі: це припущення висловила австрійський фізик Ліза Майтнер 1922 року. Виходячи з цих міркувань, спектр частинок, що вилітають при розпаді ядра, мав бути дискретним, і показувати енергії, рівні різницям енергій рівнів, між якими при розпаді відбувається перехід. Таким, наприклад, є спектр альфа-частинок при альфа-розпаді.
Однією з основних проблем в ядерній фізиці 20-30-их років XX століття була проблема бета-розпаду: спектр електронів, що утворюються при β-розпаді, виміряний англійським фізиком Джеймсом Чедвіком ще 1914 року, мав неперервний характер, тобто, з ядра вилітають електрони з найрізноманітнішими енергіями.
Отже, неперервність спектру електронів β-розпаду ставила під сумнів закон збереження енергії. Питання стояло настільки гостро, що 1931 року знаменитий данський фізик Нільс Бор на Римській конференції виступив з ідеєю про незбереження енергії. Проте було й інше пояснення — втрачену енергію відносить якась невідома і непомітна частинка.
Пропозиція Паулі
Гіпотезу про існування частинки, яка надзвичайно слабо взаємодіє з речовиною, висунув 4 грудня 1930 Вольфганг Паулі у в неформальному листі учасникам фізичної конференції в Тюбінгені:
- ...маючи на увазі ... неперервний β-спектр, я зробив відчайдушну спробу врятувати «обмінну статистику» і закон збереження енергії. А саме, є можливість того, що в ядрах існують електрично нейтральні частинки, які я називатиму «нейтронами» і які мають спін 1/2. Маса «нейтрона» за порядком величини повинна бути порівнянною з масою електрона і в усякому разі не більше від 0,01 маси протона. Неперервний β-спектр тоді став би зрозумілим, якщо припустити, що при β-розпаді разом з електроном вилітає ще й «нейтрон» таким чином, що сума енергій «нейтрона» і електрона залишається сталою.
- Я визнаю, що такий вихід може здатися на перший погляд маловірогідним. Проте не ризикнувши, не виграєш; серйозність положення з неперервним β-спектром добре проілюстрував мій поважний попередник пан Дебай, який недавно заявив мені в Брюселі: «Про ... це краще не думати зовсім, як про нові податки».
- («Відкритий лист групі радіоактивних, що зібралися в Тюбінгені», цит. за М. П. Рекало, Нейтрино.)
Втім, нейтроном було названо іншу елементарну частинку.
На 7 Сольвеєвському конгресі 1933 року в Брюсселі Паулі виступив з рефератом про механізм β-розпаду з участю легкої нейтральної частинки зі спіном 1/2, в якому, з посиланням на пропозицію Фермі, назвав гіпотетичну частинку «нейтрино». Цей виступ був фактично першою офіційною публікацією, присвяченою нейтрино.
Безпосереднє детектування
Нейтрино вперше спостерігала 1956 року група [en] та Фредеріка Райнеса за механізмом, який 1942 року запропонував . За це відкриття Фредерік Райнес отримав Нобелівську премію з фізики 1995 року. Спостерігалися антинейтрино, утворені в ядерному реакторі. Вони взаємодіють з протонами за реакцією:
ν
e + p+
→ n0
+ e+
.
Надалі утворений позитрон швидко анігілює з електроном, й утворюються два гамма-кванти. Отже, експериментально потрібно зафіксувати подію, коли одночасно детектується нейтрон та два гамма-кванти.
Леон Ледерман, Мелвін Шварц та Джек Стейнбергер 1962 року вперше спостерігали мюонне нейтрино, за що 1988 року отримали Нобелівську премію. Про реєстрацію тау-нейтрино повідомив 2000 року проєкт [en] у Фермілабі.
Також тау-нейтрино вдалося ідентифікувати завдяки унікальним детекторам, розміщеним на дослідницькій станції IceCube, розташованій на глибині 1,5 км під поверхнею антарктичних льодовиків. Загалом, на початок 2024 року, було виявлено лише 7 таких частинок, проте це стало значним досягненням у вивченні космічних феноменів.
Відкриття космічних нейтрино
Реймонд Девіс та Масатосі Косіба отримали Нобелівську премію 2002 року за спостереження нейтрино від наднових зір, що заклало початок нейтринної астрономії. Протягом розвитку нейтринної астрономії нейтрино спостерігалися від Сонця і наднової 1987 року у Великій Магелановій Хмарі. Крім того установка IceCube спостерігала нейтрино високих енергій, які можуть бути космогенними. Потоки нейтрино виникають при поширенні протонів надвисоких енергій, що утворюються в астрофізичних (космологічних) джерелах. Такі протони не можуть досягати наземних детекторів через обмеження ГЗК. При їх взаємодії з реліктовим випромінюванням утворюються піони, розпади яких містять так звані космогенні (тобто, утворені космічними променями) або ГЗК-нейтрино. У різноманітних оглядах космогенних нейтрино їхня енергія вважається рівною 10 % від енергії космічного променя.
Теоретики припускають існування великої кількості гіпотетичних нейтральних ферміонів подібних до нейтрино; стерильні нейтрино, калібрино, нейтраліно та інші. Їх відкриття може розв'язати проблему темної матерії. Важливим типом нейтраліно є гравітино.
Властивості та реакції
Спіральність
Нейтрино має спін 1/2. Проте експериментально детектуються тільки нейтрино з певною спіральністю, тобто тільки нейтрино з однією проєкцією спіну на напрямок руху, який задається імпульсом. Нейтрино мають ліву спіральність, антинейтрино — праву спіральність. Ліва спіральність нейтрино означає те, що його спін направлений протилежно до імпульсу.
Аромат і маса
Кожному зарядженому лептону відповідає своя пара нейтрино/антинейтрино:
- електрон/позитрон — електронне нейтрино/електронне антинейтрино;
- мюон/антимюон — мюонне нейтрино/мюонне антинейтрино;
- тау-лептон/антитау-лептон — тау-нейтрино/тау-антинейтрино.
Квантове число, що описує цю відповідність називають ароматом (англ. flavor) нейтрино.
Маса нейтрино вкрай мала в порівнянні з іншими елементарними частинками. Експериментальні оцінки на травень 2012, отримані в праці австралійської колаборації WiggleZ на англо-австралійському телескопі, встановили верхню межу маси для всіх ароматів нейтрино на рівні 0,29 еВ, що в мільйони разів менше маси електрона.
Осциляції нейтрино
Якщо нейтрино мають ненульову масу, то різні види нейтрино можуть перетворюватися один в одного. Це так звані осциляції нейтрино, на користь яких свідчать спостереження сонячних нейтрино, кутової анізотропії атмосферних нейтрино, а також проведені на початку цього століття експерименти з реакторними (див. ) і прискорювальними нейтрино. Крім того, існування осциляцій нейтрино, імовірно, безпосередньо виявлено експериментами в нейтринній лабораторії в Садбері (Нобелівська премія з фізики за 2015 рік). Підтвердження осциляцій нейтрино потребує змін у Стандартній моделі елементарних частинок.
Ефект Міхеєва — Смирнова — Вольфенштейна
Осциляції нейтрино можуть резонансно підсилюватися у середовищах зі змінною густиною електронів, зокрема, у речовині Сонця. Цей ефект є важливим для вирішення проблеми сонячних нейтрино.
Дослідження
| Цей розділ потребує доповнення. (травень 2020) |
Джерела нейтрино
| Цей розділ потребує доповнення. (травень 2020) |
Див. також
Примітки
- C.L Cowan Jr., F. Reines, F.B. Harrison, H.W. Kruse, A.D McGuire (1956). Detection of the Free Neutrino: a Confirmation. Science. 124 (3212): 103—4. Bibcode:1956Sci...124..103C. doi:10.1126/science.124.3212.103. PMID 17796274.
- K. Winter (2000). Neutrino physics. Cambridge University Press. с. 38ff. ISBN .
Джерело відтворює статтю 1956 року. - K.-C. Wang (1942). A Suggestion on the Detection of the Neutrino. Physical Review. 61 (1–2): 97. Bibcode:1942PhRv...61...97W. doi:10.1103/PhysRev.61.97.
- В крижаних глибинах Антарктиди виявили невловимі космічні частинки тау-нейтрино. // Автор: Андрій Неволін. 17.03.2024
- В.А. Рябов (2006). Нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников и распадов сверхмассивных частиц. Успехи физических наук. 176 (9): 939.
- . Архів оригіналу за 26 травня 2012. Процитовано 25 травня 2012.
Посилання
- Яремко Ю. Нейтрино: частинка-привид — відеолекція від Державного природознавчого музею НАН України.
- Світ ловив мене, та не спіймав. Що потрібно знати про нейтрино. Куншт. 24.06.2020.
- Відкриття осциляцій нейтрино як крок до розгадки будови Всесвіту - журнал "Віче"
 | Це незавершена стаття з науки. Ви можете проєкту, виправивши або дописавши її. |
Вікіпедія, Українська, Україна, книга, книги, бібліотека, стаття, читати, завантажити, безкоштовно, безкоштовно завантажити, mp3, відео, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, малюнок, музика, пісня, фільм, книга, гра, ігри, мобільний, телефон, android, ios, apple, мобільний телефон, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, ПК, web, Інтернет
Nejtri no stabilni nejtralni leptoni z napivcilim spinom sho berut uchast lishe v slabkij i gravitacijnij vzayemodiyah nadzvichajno mlyavo vzayemodiyut z rechovinoyu dovzhina vilnogo probigu nejtrino z energiyeyu 1 MeV u svinci stanovit 1018 m 100 svitlovih rokiv Nejtrino Sklad elementarna chastinkaRodina fermionGrupa leptonPokolinnya tri pokolinnya elektronne myuonne taonnevzayemodiyi slabka gravitacijnaChastinka nejtrinoAntichastinka antinejtrinoPeredbachena 1930 Volfgang PauliVidkrita 1956 en Frederik Rejnz F B Garrison G V Kruze ta A D MakgvayerSimvol nChislo tipiv 3Masa diskutuyetsyaElektrichnij zaryad 0Spin 1 2 Rozriznyayut elektronne myuonne i tau leptonne nejtrino Nejtrino j vidpovidni yim antinejtrino vidigrayut veliku rol u peretvorennyah elementarnih chastinok u globalnih kosmogonichnih procesah Masa nejtrino znachno mensha nizh inshih vidomih elementarnih chastinok U Standartnij modeli elementarnih chastinok masu spokoyu nejtrino pokladeno nulovoyu voni zavzhdi perebuvayut u rusi Prote oscilyaciyi nejtrino peretvorennya odnih nejtrino na inshi peredbachayut nayavnist u nejtrino masi spokoyu i u razi yih pidtverdzhennya model potrebuvatime vidpovidnih zmin Istoriya vidkrittyaRozvitok kvantovoyi mehaniki v 20 ih rokah prizviv do rozuminnya diskretnosti energetichnih rivniv v atomnomu yadri ce pripushennya vislovila avstrijskij fizik Liza Majtner 1922 roku Vihodyachi z cih mirkuvan spektr chastinok sho vilitayut pri rozpadi yadra mav buti diskretnim i pokazuvati energiyi rivni riznicyam energij rivniv mizh yakimi pri rozpadi vidbuvayetsya perehid Takim napriklad ye spektr alfa chastinok pri alfa rozpadi Odniyeyu z osnovnih problem v yadernij fizici 20 30 ih rokiv XX stolittya bula problema beta rozpadu spektr elektroniv sho utvoryuyutsya pri b rozpadi vimiryanij anglijskim fizikom Dzhejmsom Chedvikom she 1914 roku mav neperervnij harakter tobto z yadra vilitayut elektroni z najriznomanitnishimi energiyami Otzhe neperervnist spektru elektroniv b rozpadu stavila pid sumniv zakon zberezhennya energiyi Pitannya stoyalo nastilki gostro sho 1931 roku znamenitij danskij fizik Nils Bor na Rimskij konferenciyi vistupiv z ideyeyu pro nezberezhennya energiyi Prote bulo j inshe poyasnennya vtrachenu energiyu vidnosit yakas nevidoma i nepomitna chastinka Propoziciya Pauli Gipotezu pro isnuvannya chastinki yaka nadzvichajno slabo vzayemodiye z rechovinoyu visunuv 4 grudnya 1930 Volfgang Pauli u v neformalnomu listi uchasnikam fizichnoyi konferenciyi v Tyubingeni mayuchi na uvazi neperervnij b spektr ya zrobiv vidchajdushnu sprobu vryatuvati obminnu statistiku i zakon zberezhennya energiyi A same ye mozhlivist togo sho v yadrah isnuyut elektrichno nejtralni chastinki yaki ya nazivatimu nejtronami i yaki mayut spin 1 2 Masa nejtrona za poryadkom velichini povinna buti porivnyannoyu z masoyu elektrona i v usyakomu razi ne bilshe vid 0 01 masi protona Neperervnij b spektr todi stav bi zrozumilim yaksho pripustiti sho pri b rozpadi razom z elektronom vilitaye she j nejtron takim chinom sho suma energij nejtrona i elektrona zalishayetsya staloyu Ya viznayu sho takij vihid mozhe zdatisya na pershij poglyad malovirogidnim Prote ne riziknuvshi ne vigrayesh serjoznist polozhennya z neperervnim b spektrom dobre proilyustruvav mij povazhnij poperednik pan Debaj yakij nedavno zayaviv meni v Bryuseli Pro ce krashe ne dumati zovsim yak pro novi podatki Vidkritij list grupi radioaktivnih sho zibralisya v Tyubingeni cit za M P Rekalo Nejtrino Vtim nejtronom bulo nazvano inshu elementarnu chastinku Na 7 Solveyevskomu kongresi 1933 roku v Bryusseli Pauli vistupiv z referatom pro mehanizm b rozpadu z uchastyu legkoyi nejtralnoyi chastinki zi spinom 1 2 v yakomu z posilannyam na propoziciyu Fermi nazvav gipotetichnu chastinku nejtrino Cej vistup buv faktichno pershoyu oficijnoyu publikaciyeyu prisvyachenoyu nejtrino Bezposerednye detektuvannya Nejtrino vpershe sposterigala 1956 roku grupa en ta Frederika Rajnesa za mehanizmom yakij 1942 roku zaproponuvav Za ce vidkrittya Frederik Rajnes otrimav Nobelivsku premiyu z fiziki 1995 roku Sposterigalisya antinejtrino utvoreni v yadernomu reaktori Voni vzayemodiyut z protonami za reakciyeyu n e p n0 e Nadali utvorenij pozitron shvidko anigilyuye z elektronom j utvoryuyutsya dva gamma kvanti Otzhe eksperimentalno potribno zafiksuvati podiyu koli odnochasno detektuyetsya nejtron ta dva gamma kvanti Leon Lederman Melvin Shvarc ta Dzhek Stejnberger 1962 roku vpershe sposterigali myuonne nejtrino za sho 1988 roku otrimali Nobelivsku premiyu Pro reyestraciyu tau nejtrino povidomiv 2000 roku proyekt en u Fermilabi Takozh tau nejtrino vdalosya identifikuvati zavdyaki unikalnim detektoram rozmishenim na doslidnickij stanciyi IceCube roztashovanij na glibini 1 5 km pid poverhneyu antarktichnih lodovikiv Zagalom na pochatok 2024 roku bulo viyavleno lishe 7 takih chastinok prote ce stalo znachnim dosyagnennyam u vivchenni kosmichnih fenomeniv Vidkrittya kosmichnih nejtrino Rejmond Devis ta Masatosi Kosiba otrimali Nobelivsku premiyu 2002 roku za sposterezhennya nejtrino vid nadnovih zir sho zaklalo pochatok nejtrinnoyi astronomiyi Protyagom rozvitku nejtrinnoyi astronomiyi nejtrino sposterigalisya vid Soncya i nadnovoyi 1987 roku u Velikij Magelanovij Hmari Krim togo ustanovka IceCube sposterigala nejtrino visokih energij yaki mozhut buti kosmogennimi Potoki nejtrino vinikayut pri poshirenni protoniv nadvisokih energij sho utvoryuyutsya v astrofizichnih kosmologichnih dzherelah Taki protoni ne mozhut dosyagati nazemnih detektoriv cherez obmezhennya GZK Pri yih vzayemodiyi z reliktovim viprominyuvannyam utvoryuyutsya pioni rozpadi yakih mistyat tak zvani kosmogenni tobto utvoreni kosmichnimi promenyami abo GZK nejtrino U riznomanitnih oglyadah kosmogennih nejtrino yihnya energiya vvazhayetsya rivnoyu 10 vid energiyi kosmichnogo promenya Teoretiki pripuskayut isnuvannya velikoyi kilkosti gipotetichnih nejtralnih fermioniv podibnih do nejtrino sterilni nejtrino kalibrino nejtralino ta inshi Yih vidkrittya mozhe rozv yazati problemu temnoyi materiyi Vazhlivim tipom nejtralino ye gravitino Vlastivosti ta reakciyiSpiralnist Nejtrino maye spin 1 2 Prote eksperimentalno detektuyutsya tilki nejtrino z pevnoyu spiralnistyu tobto tilki nejtrino z odniyeyu proyekciyeyu spinu na napryamok ruhu yakij zadayetsya impulsom Nejtrino mayut livu spiralnist antinejtrino pravu spiralnist Liva spiralnist nejtrino oznachaye te sho jogo spin napravlenij protilezhno do impulsu Aromat i masa Kozhnomu zaryadzhenomu leptonu vidpovidaye svoya para nejtrino antinejtrino elektron pozitron elektronne nejtrino elektronne antinejtrino myuon antimyuon myuonne nejtrino myuonne antinejtrino tau lepton antitau lepton tau nejtrino tau antinejtrino Kvantove chislo sho opisuye cyu vidpovidnist nazivayut aromatom angl flavor nejtrino Masa nejtrino vkraj mala v porivnyanni z inshimi elementarnimi chastinkami Eksperimentalni ocinki na traven 2012 otrimani v praci avstralijskoyi kolaboraciyi WiggleZ na anglo avstralijskomu teleskopi vstanovili verhnyu mezhu masi dlya vsih aromativ nejtrino na rivni 0 29 eV sho v miljoni raziv menshe masi elektrona Oscilyaciyi nejtrino Dokladnishe Oscilyaciyi nejtrino ta Problema sonyachnih nejtrino Yaksho nejtrino mayut nenulovu masu to rizni vidi nejtrino mozhut peretvoryuvatisya odin v odnogo Ce tak zvani oscilyaciyi nejtrino na korist yakih svidchat sposterezhennya sonyachnih nejtrino kutovoyi anizotropiyi atmosfernih nejtrino a takozh provedeni na pochatku cogo stolittya eksperimenti z reaktornimi div i priskoryuvalnimi nejtrino Krim togo isnuvannya oscilyacij nejtrino imovirno bezposeredno viyavleno eksperimentami v nejtrinnij laboratoriyi v Sadberi Nobelivska premiya z fiziki za 2015 rik Pidtverdzhennya oscilyacij nejtrino potrebuye zmin u Standartnij modeli elementarnih chastinok Efekt Miheyeva Smirnova Volfenshtejna Oscilyaciyi nejtrino mozhut rezonansno pidsilyuvatisya u seredovishah zi zminnoyu gustinoyu elektroniv zokrema u rechovini Soncya Cej efekt ye vazhlivim dlya virishennya problemi sonyachnih nejtrino Dokladnishe Efekt Miheyeva Smirnova VolfenshtejnaDoslidzhennyaDokladnishe Nejtrinna astronomiya ta Nejtrinni detektori Cej rozdil potrebuye dopovnennya traven 2020 Dzherela nejtrinoCej rozdil potrebuye dopovnennya traven 2020 Div takozhBeta rozpad Prihovana masa Sonyachna nejtrinna odinicya MinimonPrimitkiC L Cowan Jr F Reines F B Harrison H W Kruse A D McGuire 1956 Detection of the Free Neutrino a Confirmation Science 124 3212 103 4 Bibcode 1956Sci 124 103C doi 10 1126 science 124 3212 103 PMID 17796274 K Winter 2000 Neutrino physics Cambridge University Press s 38ff ISBN 978 0 521 65003 8 Dzherelo vidtvoryuye stattyu 1956 roku K C Wang 1942 A Suggestion on the Detection of the Neutrino Physical Review 61 1 2 97 Bibcode 1942PhRv 61 97W doi 10 1103 PhysRev 61 97 V krizhanih glibinah Antarktidi viyavili nevlovimi kosmichni chastinki tau nejtrino Avtor Andrij Nevolin 17 03 2024 V A Ryabov 2006 Nejtrino sverhvysokih energij ot astrofizicheskih istochnikov i raspadov sverhmassivnyh chastic Uspehi fizicheskih nauk 176 9 939 Arhiv originalu za 26 travnya 2012 Procitovano 25 travnya 2012 PosilannyaYaremko Yu Nejtrino chastinka privid videolekciya vid Derzhavnogo prirodoznavchogo muzeyu NAN Ukrayini Svit loviv mene ta ne spijmav Sho potribno znati pro nejtrino Kunsht 24 06 2020 Vidkrittya oscilyacij nejtrino yak krok do rozgadki budovi Vsesvitu zhurnal Viche Ce nezavershena stattya z nauki Vi mozhete dopomogti proyektu vipravivshi abo dopisavshi yiyi