Що таке нейтрино?

Нейтрино - елементарна частинка, відноситься до класу лептонів, має негативну спіральність і масу близько 0,28 еВ.

У далекому 1930 році, вчені зіткнулися з несподіваною проблемою. В експериментах з бета-розпадом, спектр енергій випромінюваних електронів виявився безперервним, а не дискретним, як наказувала квантова механіка. При розрахунках виходило, що невелика частина енергії кудись пропадає, порушуючи закон збереження енергії. Потрібно було терміново шукати помилку.

Відчайдушну спробу врятувати закон збереження енергії зробив Вольфганг Паулі. Він припустив, що енергія не пропадає, а несеться якоюсь невідомою часткою. Невідома частка повинна була мати досить незвичайними властивостями. Це повинна бути елементарна античастка, вона повинна була бути сверхмалой і надлегкої, володіти тільки слабким і гравітаційною взаємодією і мати спін рівний -1/2. Фізик Енріко Фермі, запропонував назвати частку нейтрино, що означає маленький нейтрон, і припустив, що нейтрино народжується під час розпаду нейтрона на протон і електрон. Протон залишається в ядрі, а нейтрино і електрон вилітають назовні. (Надалі такий нейтрино назвуть електронним антинейтрино.)

Перші, відносно успішні експерименти по затриманню нейтрино, були зроблені 25 років тому і нейтрино був офіційно визнаний існуючим.

На сьогоднішній день визнані наступні сорти нейтрино: електронне нейтрино / електронне антинейтрино; мюонне нейтрино / мюонне антинейтрино; тау-нейтрино / анти-тау-нейтрино. Деякі дослідження натякають на можливість існування четвертого сорту нейтрино.

Спочатку вчені припускали, що нейтрино не має маси, але надалі з'ясувалося, що маса, хоч і мізерно маленька, але все-таки є. Було відкрито так само, що нейтрино в польоті поперемінно перетворюється з одного сорту нейтрино в інший сорт нейтрино. Що має на увазі дуже хитрий механізм зміни маси нейтрино під час осциляцій.

Завдяки своїй незвичайній природі і сверхмалой масі, нейтрино майже не взаємодіють зі звичайною матерією. Для того щоб зловити один нейтрино, потрібно дуже потужне джерело нейтрино, дуже чутливий детектор і дуже багато часу. Установку, як правило, доводиться ховати глибоко під землею, щоб запобігти попаданню в детектор сторонніх часток прилітають з космосу. Кращі установки здатні впевнено зловити всього пару нейтрино в день, внаслідок цього, нейтрино все ще мало вивчений.

Остаточно нейтрино ще не сформувався в науці. Невідомо скільки сортів нейтрино може існувати в природі. Є натяки на те, що у нейтрино є невеликий магнітний момент або навіть заряд, що погано вписується в стандартну теорію. Передбачається, що нейтрино здатні подібно нейтронам провокувати ядерний розпад. Так само, одна з пов'язаних з нейтрино теорій припускає, що фотон зовсім не елементарна частинка, а складається з пари нейтрино / антинейтрино.

Нейтрино за своє життя пережив кілька хвиль критики. Деякі вчені на різних етапах досліджень пропонували відмовитися від нейтрино або закликали досліджувати його в більш широких рамках. Інші відзначали погану узгодженість різних теорій працюють з нейтрино. Були й ті, що критикують надмірно розрісся букет різноманітних частинок, включаючи нейтрино, застерігаючи від помилок і випадкових дублікатів.

Ось один з варіантів ранньої критики:

Головною проблемою при бета-розпад є проблема консервації спинив. Спін протона, нейтрона і електрона 1/2. Потрібно пояснити як одна частинка зі спіном 1/2 розпадається на дві частинки з таким же спіном. Паулі пояснив це так: 1 / 2-> 1/2 + 1/2 + (- 1/2) Тобто, нейтрон розпадається на протон, електрон і антинейтрино зі спіном -1/2. Але якщо ми згадаємо що спін це векторна величина, а не скалярная, і зробимо все ті ж розрахунки, то всі прекрасно сходиться і з двома частками, а антинейтрино стає непотрібним. Отже, спостерігаються нейтрино, скоріш за все є самостійними частинками, можливо не мають прямого відношення до бета-розпаду. Звідси і убогість виявлення поблизу джерел, здатних відповідно до теорії, випускати найпотужніші потоки нейтрино.

Нейтрино - нейтральна фундаментальна частинка з напівцілим спіном, що бере участь тільки в слабкій і гравітаційній взаємодіях. Нейтрино відносять до фундаментальних частинок, так як до теперішнього часу її не вдалося описати як складову.