न्यूट्रीनो कण: व्याख्या, गुणधर्म, वर्णन. न्यूट्रीनो oscillations - तो ...

न्यूट्रीनो - इलेक्ट्रॉन समान आहे की, पण तो नाही विद्युत शुल्क आहे एक प्राथमिक कण. हे अगदी शून्य असू शकते एक अतिशय लहान वस्तुमान आहे. न्यूट्रीनो वस्तुमान गती अवलंबून असते. आगमन आणि कण तुळई वेळेत फरक 0,0006% (± 0,0012%) आहे. 2011 मध्ये, तो गती प्रकाश न्यूट्रीनोंच्या गती मर्यादा ओलांडली की ऑपेरा प्रयोग दरम्यान स्थापना करण्यात आली, पण हा अनुभव स्वतंत्र पुष्टी केलेली नाही.

चटकन न आठवणारा कण

या विश्वात सर्वात सामान्य कण एक आहे. तो बाब फार थोडे संवाद असल्याने, तो शोधण्यात विश्वास बसणार नाही इतका कठीण आहे. इलेक्ट्रॉन आणि न्यूट्रीनोंच्या आणि सशक्त आण्विक बल सहभागी नाही, पण तितकेच कमकुवत सहभागी होतात. अशा गुणधर्म येत कण leptons म्हटले जाते. इलेक्ट्रॉन (धन आणि antiparticle) व्यतिरिक्त, आरोप leptons इलेक्ट्रॉन (200 इलेक्ट्रॉन वस्तुमान), टॉ (3500 इलेक्ट्रॉन वस्तुमान), आणि त्यांच्या antiparticle संदर्भित. ते म्हणतात: इलेक्ट्रॉन, इलेक्ट्रॉन आणि टाऊ न्यूट्रीनोंच्या. त्यांना प्रत्येक एक antineutrino म्हणतात antimaterial घटक आहे.

इलेक्ट्रॉन आणि टाऊ, इलेक्ट्रॉन, जसे जेथील कण आहे. हे इलेक्ट्रॉन आणि टाऊ न्यूट्रीनोंच्या. प्रत्येक इतर वेगळे कण तीन प्रकार. उदाहरणार्थ, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या लक्ष्य संवाद साधता तेव्हा, ते नेहमी muons आणि कधीही टॉ किंवा इलेक्ट्रॉन निर्मिती. कण प्रतिक्रिया मध्ये, इलेक्ट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या तयार नष्ट जरी, त्यांच्या सम तसाच राहतो. हे खरं चार्ज leptons आणि जेथील न्यूट्रीनो मालकीची प्रत्येक तीन प्रकार, मध्ये एक वेगळे leptons ठरतो.

या कण एक फार मोठे आणि अत्यंत संवेदनशील डिटेक्टर्स आवश्यक शोधण्यात. कमी ऊर्जा न्यूट्रीनोंच्या एक नियम म्हणून अनेक प्रकाश वर्षे बाब संवाद करण्यासाठी येणार आहे. यामुळे, त्यांना सर्व जमिनीवर प्रयोग रजिस्ट्रार वाजवी आकार पहाण्याकरता एक लहान अपूर्णांक मोजमाप अवलंबून असतात. उदाहरणार्थ, एक न्यूट्रीनो सड्बेरी, जड पाणी 1000 टन असलेली प्रति सेकंद इ.स. 1012 सौर न्यूट्रीनोंच्या बद्दल डिटेक्टर जातो. आणि फक्त 30 टक्के दिवशी आढळले.

शोध इतिहास

वुल्फगँग पाऊली प्रथम 1930. वेळ मध्ये कण अस्तित्व postulated, एक समस्या आली, तो होती कारण ऊर्जा आणि टोकदार गती बीटा किडणे संचयित केले जात नाही आहेत. पण पाऊली की तटस्थ कण संवाद न्यूट्रीनोंच्या तेथे फेकली नाही तर बाहेर निदर्शनास ऊर्जा संवर्धन कायदा साजरा जाईल. 1934 मध्ये इटालियन भौतिकशास्त्रज्ञ एन्रिको फर्मी बीटा किडणे सिद्धांत विकसित, आणि तिच्या कण हे नाव दिले.

20 वर्षे सर्व अंदाज असूनही, न्यूट्रीनोंच्या त्याच्या करण्यासाठी प्रायोगिक आढळले जाऊ शकत नाही कमकुवत संवाद बाब. कण विद्युतीय आकारले जातात, ते इलेक्ट्रोमॅग्नेटिक सैन्याने काम नाही, आणि म्हणून, ते पदार्थ इलेक्ट्रोलाइटमधून विजेचा प्रवाह गेल्याने परमाणुंचे विभाजन विद्युतभारवाही कण किंवा आयॉन्स मध्ये होणे होऊ नका. याव्यतिरिक्त, ते फक्त कमकुवत संवाद थोडा शक्ती माध्यमातून पदार्थ प्रतिक्रिया. त्यामुळे ते कोणत्याही प्रतिक्रिया निर्माण न करता अणू एक प्रचंड संख्या जाणार्यांसाठी सक्षम सर्वात भेदक अणूपेक्षाही लहान असणार्या मूलकणांचा कण आहेत. केवळ 1 10 अब्ज पृथ्वी व्यास समान अंतर फॅब्रिक प्रवास या कण करण्यासाठी, प्रोटॉन किंवा न्यूट्रॉन प्रतिक्रीया देते.

शेवटी, 1956 मध्ये फ्रेडरिक Reines नेतृत्व अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ एक गट, अहवाल इलेक्ट्रॉन antineutrino शोध. प्रयोगांमध्ये असे, radiated विभक्त अणुभट्टी antineutrinos एक प्रोटॉन सह प्रतिक्रिया neutrons आणि positrons लागत. उत्पादने नंतरचे अद्वितीय (आणि दुर्मिळ) ऊर्जा स्वाक्षर्या कण अस्तित्व पुरावा होता.

आरोप leptons muons उघडत होता, दुसरा प्रकार न्यूट्रीनोंच्या त्यानंतरच्या ओळख प्रारंभ बिंदू - इलेक्ट्रॉन. त्यांचे ओळख एक कण प्रवेगक मध्ये प्रयोग परिणाम आधारावर 1962 मध्ये बाहेर नेण्यात आले. उच्च-ऊर्जा muons किडणे न्यूट्रीनोंच्या पाय-mesons स्थापना आणि तो पदार्थ त्यांच्या प्रतिक्रिया परीक्षण करणे शक्य होते की डिटेक्टर निर्देश दिले. ते नॉन reactive, तसेच कण इतर प्रकार आहेत की असूनही, ते क्वचित प्रसंगी ते प्रोटॉन किंवा neutrons, muons, न्यूट्रीनोंच्या muons प्रतिक्रिया तेव्हा असे आढळून आले की, पण इलेक्ट्रॉन नाही. 1998 मध्ये, अमेरिकन भौतिकशास्त्रज्ञ लेऑन Lederman, Melvin Schwartz आणि Dzhek Shteynberger इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रीनोंच्या ओळखण्यासाठी भौतिकशास्त्रातील नोबेल पारितोषिक देण्यात आले.

टॉ - चेंडू 1970 मध्ये, एक न्यूट्रीनो भौतिकशास्त्रज्ञ आरोप leptons वेगळ्या प्रकारची मिळवली. टॉ-न्यूट्रीनो आणि टाऊ-antineutrinos ही तिसरी आरोप lepton संबंधित होते. 2000 मध्ये, राष्ट्रीय प्रवेगक प्रयोगशाळा येथे भौतिकशास्त्रज्ञ. एन्रिको फर्मी कण हा प्रकार अस्तित्व प्रथम प्रायोगिक पुरावा अहवाल.

वजन

न्यूट्रीनोंच्या सर्व प्रकारच्या जे आरोप त्यांच्या भागीदार त्या पेक्षा खूपच कमी आहे वस्तुमान आहेत. उदाहरणार्थ, प्रयोग इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रीनो वस्तुमान असणे आवश्यक आहे इलेक्ट्रॉन वस्तुमान आणि तीन वाण जनतेला बेरीज कमी 0.002% 0.48 eV कमी असावे दाखवा. अनेक वर्षे विचार की कण वस्तुमान नाही आकर्षक सैद्धांतिक पुरावा, की मार्ग असावा का होते जरी, शून्य आहे. मग, 2002 मध्ये, सड्बेरी न्यूट्रीनो इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या सूर्य कोर विभक्त प्रतिक्रिया परावर्तित झालेली हे की, जोपर्यंत ते पार म्हणून, त्याच्या प्रकार बदलू, पहिल्या थेट पुरावा प्राप्त होते. अशा "oscillations" न्यूट्रीनो कण एक किंवा अधिक एक लहान वस्तुमान असेल तर शक्य आहे. त्यांचा अभ्यास पृथ्वीवरील वातावरणातील वैश्विक किरण संवाद देखील वस्तुमान उपस्थिती सूचित, पण पुढील प्रयोग अधिक अचूकपणे तो परिभाषित करण्यासाठी आवश्यक आहेत.

स्रोत

न्यूट्रीनोंच्या नैसर्गिक स्रोत - कमी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन-antineutrino मोठ्या प्रवाह येथे फेकली आहे पृथ्वी, आत घटकांची अणुकिरणोत्सर्जी किडणे. Supernovae या कण फक्त एक उल्लेख स्टार मध्ये स्थापना hyperdense साहित्य आत प्रवेश करू शकतो पासून देखील advantageously इंद्रियगोचर, न्यूट्रीनो आहेत; फक्त ऊर्जा एक लहान भाग प्रकाश रूपांतरित. गणिते दाखवा सुमारे 2% सौर उर्जा - मध्ये स्थापना ऊर्जा न्यूट्रीनोंच्या अणुस्फोटात उत्पन्न होणार्या प्रचंड उष्णतामानावर आधारलेला प्रतिक्रिया फ्यूजन. तो विश्वाचा गडद बाब सर्वात बिग मोठा आवाज दरम्यान उत्पादन न्यूट्रीनोंच्या बनलेले आहे की असण्याची शक्यता आहे.

भौतिकशास्त्र समस्या

क्षेत्र आणि खगोल न्यूट्रीनो संबंधित आणि वैविध्यपूर्ण आणि वेगाने विकसित होत. प्रायोगिक आणि सैद्धांतिक प्रयत्न मोठ्या प्रमाणात आकर्षित वर्तमान समस्या, खालील:

• विविध न्यूट्रीनो जनतेला काय आहेत?
• ते कसे विश्वउत्पत्तिशास्त्र परिणाम होतो, बिग मोठा आवाज?
• ते अस्थिर?
• ते बाब आणि जागा माध्यमातून प्रवास म्हणून न्यूट्रीनो एक प्रकार दुसर्या मध्ये वळते करू शकता?
• न्यूट्रीनोंच्या त्यांच्या antiparticles पासून मूलतः वेगळे आहेत?
• कसे एक स्फोट पावणारा तारा तयार करणे गडगडणे तारे?
• विश्वउत्पत्तिशास्त्र न्यूट्रीनोंच्या भूमिका काय आहे?

विशिष्ट व्याज दीर्घकाल समस्या एक सौर न्यूट्रीनो समस्या तथाकथित आहे. हे नाव की गेल्या 30 वर्षांत आयोजित अनेक सामान्य माणूस प्रयोग दरम्यान, सतत सूर्य करून radiated ऊर्जा निर्माण करण्यासाठी आवश्यक पेक्षा कण लहान साजरा खरं संदर्भित. एक संभाव्य उपाय आंदोलन आहे, उदा. ई पृथ्वी ट्रिप दरम्यान इलेक्ट्रॉन किंवा टॉ करण्यासाठी इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या परिवर्तन. त्यामुळे कमी ऊर्जा इलेक्ट्रॉन किंवा टॉ न्यूट्रीनोंच्या अधिक कठीण किती मोजण्यासाठी, आम्ही पृथ्वीवरील कण योग्य प्रमाणात दिसत नाही का परिवर्तन या प्रकारची स्पष्ट होईल.

चौथ्या नोबेल पुरस्कार

भौतिकशास्त्र 2015 मध्ये नोबेल पारितोषिक न्यूट्रीनो वस्तुमान शोधण्यासाठी Takaaki काजी आणि आर्थर मॅक्डोनाल्ड देण्यात आला. ही कण प्रायोगिक मोजमाप संबंधित चौथ्या समान पुरस्कार होता. कोणीतरी आम्ही केवळ सामान्य बाब संवाद साधू की काहीतरी खूप काळजी का करावी प्रश्न स्वारस्य असू शकते.

आम्ही या तात्पुरती कण ओळखू शकतो की, मानवी कल्पकता एक करार आहे. क्वांटम यांत्रिकी, probabilistic नियम असल्याने, आम्ही त्या जवळजवळ सर्व न्यूट्रीनोंच्या अर्थ पार की असूनही, त्यांना काही संवाद हे मला माहीत आहे. डिटेक्टर च्या sufficiently मोठा आकार नोंदणीकृत आहे सक्षम आहे.

प्रथम अशा साधन खोल दक्षिण डकोटा एक खाण मध्ये, साठचे बांधले होते. पन्हाळे 400 हजार. एल स्वच्छता द्रवपदार्थ मध्ये भरले. सरासरी एक कण न्यूट्रीनो दररोज आर्गॉन मध्ये रुपांतरीत, क्लोरीन एक अणू ठरवण्यासाठी. विश्वास बसणार नाही इतका, रेमंड डेव्हिस, कोण डिटेक्टर जबाबदार होते, अनेक आर्गॉन अणू ओळख एक पद्धत शोध लावला, आणि चार दशकांनंतर, 2002 मध्ये, हे आश्चर्यकारक अभियांत्रिकी पराक्रम, कारण तो नोबेल पुरस्कार प्रदान करण्यात आले.

नवीन खगोलशास्त्र

न्यूट्रीनोंच्या त्यामुळे दुबळा संवाद साधता कारण, ते मोठ्या अंतरावरील प्रवास करू शकता. ते आम्हाला अन्यथा आम्ही पाहिले आहे नाही की ठिकाणी एक झलक द्या. न्यूट्रीनोंच्या आढळले डेव्हिस, सूर्य हृदय घडली की आण्विक प्रतिक्रिया परिणामस्वरूप स्थापना, आणि ते इतर बाब संवाद साधू नाही फक्त कारण या विश्वास बसणार नाही इतका दाट आणि गरम आसन सोडून सक्षम होते. आपण अगदी पृथ्वीच्या जास्त शंभर हजार हलक्या वर्षे अंतरावर एक आश्चर्यजनक वाढ स्टार केंद्र फेकली न्यूट्रीनोंच्या ओळखू शकतो.

शिवाय, या कण शक्य ज्या त्या जिनिव्हा लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर मध्ये पाहू शकता पेक्षा खूप कमी त्याच्या फार लहान प्रमाणात विश्व, देखणे करा, शोधला हिग्ज बोसॉन. या कारणामुळे नोबेल समितीचे अन्य प्रकारच्या न्यूट्रीनो शोध नोबेल पारितोषिक पुरस्कार ठरविले आहे.

अनाकलनीय कमतरता

रे डेव्हिस सौर न्यूट्रीनोंच्या साजरा, तेव्हा तो अपेक्षित प्रमाणात तृतीय आढळले. सर्वाधिक भौतिकशास्त्रज्ञ या कारण सूर्य आणि खगोल गरीब ज्ञान आहे विश्वास: कदाचित भूपृष्ठाखालील मातीचा थर मॉडेल त्याच्या न्यूट्रीनो उत्पादन रक्कम overestimated दिसले. असे असले तरी, अनेक वर्षे, अगदी नंतर सौर मॉडेल सुधारणा झाली आहे, तूट राहिले. भौतिकशास्त्रज्ञ दुसर्या एका शक्यतेचाही लक्ष दिले आहेत: समस्या या कण आमच्या समज संबंधित केले जाऊ शकते. सिद्धांत मते, नंतर ते नाही वजन नाही विजय मिळवला. पण काही भौतिकशास्त्रज्ञ खरं कण एक infinitesimal वस्तुमान आहे, असा युक्तिवाद केला, आणि हे वस्तुमान त्यांच्या अभाव कारण होते.

तीन-चेहर्याचा कण

न्यूट्रीनो oscillations सिद्धांत मते, निसर्ग, त्यांना तीन विविध प्रकारच्या आहेत. एक कण एक वस्तुमान आहे, की हलवेल म्हणून एका प्रकारच्या पास करू शकता. तीन प्रकार - इलेक्ट्रॉन, muons आणि टॉ - पदार्थ संवाद संबंधित शुल्क आकारले कण (इलेक्ट्रॉन आणि इलेक्ट्रॉन टॉ leptons) रूपांतरीत केले जाऊ शकते. "आंदोलन" क्वांटम यांत्रिकी झाल्यामुळे आहे. न्यूट्रीनो प्रकार सतत नाही. ती वेळ प्रती बदलते. ई-मेल म्हणून त्याचे अस्तित्व सुरुवात कोणत्या न्यूट्रीनोंच्या, परत एक इलेक्ट्रॉन मध्ये चालू करू शकता, आणि नंतर. अशा प्रकारे एक कण, पृथ्वी मार्ग, सूर्य कोर मध्ये स्थापना नियमितपणे इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या आणि उलट मध्ये रूपांतरीत केले जाऊ शकते. डेव्हिस डिटेक्टर आर्गॉन क्लोरीन एक आण्विक transmutation होऊ शकते जे फक्त इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रीनोंच्या, ओळखू शकतो असल्याने, ती गहाळ न्यूट्रीनो इतर प्रकारच्या मध्ये चालू शक्य होती. (हे न्यूट्रीनोंच्या सूर्य आत नाही पृथ्वी मार्ग अस्थिर की बाहेर करते).

कॅनेडियन प्रयोग

या चाचणी एकमेव मार्ग न्यूट्रीनोंच्या सर्व तीन प्रकार काम एक डिटेक्टर तयार होते. 90s गैईनेस्वईल्ले क्वीन्स विद्यापीठाच्या आर्थर मॅकडोनाल्ड पासून सुरू होत आहे, तो सड्बेरी, गैईनेस्वईल्ले माझे चालते आहे संघ, नेले. प्रतिष्ठापन जड पाणी टन आहे, कॅनडा सरकारने कर्ज प्रदान. जड पाणी दुर्मिळ आहे, पण एक प्रोटॉन असलेली हायड्रोजन त्याच्या जड समस्थानिके ड्युटेरियम, एक प्रोटॉन आणि एक न्यूट्रॉन असलेल्या बदलले ज्यात पाणी नैसर्गिकपणे येणार्या फॉर्म. कॅनडा सरकारने, जड पाणी म्हणजे खरोखर काय ते मी. के हे एक विभक्त अणुभट्टी मध्ये एक coolant म्हणून वापरले जाते. न्यूट्रीनोंच्या सर्व तीन प्रकार प्रोटॉन व neutrons, neutrons आणि नंतर मोजण्यात तयार करण्यासाठी ड्युटेरियम नष्ट होऊ शकते. डिटेक्टर डेव्हिस तुलनेत तीन वेळा क्रमांक नोंदणीकृत - सर्वोत्तम सन मॉडेल अंदाज नक्की रक्कम. या इलेक्ट्रॉन-न्यूट्रीनोंच्या त्याच्या इतर प्रकारच्या अस्थिर करू शकता असे सूचित करते की.

जपानी प्रयोग

एकाच वेळी सुमारे, टोकियो विद्यापीठ पासून Takaaki Kadzita बैठकीत प्रयोग. जपान मध्ये पन्हाळे मध्ये आरोहित एक डिटेक्टर न्यूट्रीनोंच्या सूर्य आतील नाही येत, आणि वरच्या वातावरण पासून नोंद झाली आहे. वातावरण वैश्विक किरण प्रोटॉन मतभेद इतर कण, इलेक्ट्रॉन न्यूट्रीनोंच्या समावेश पावसात तयार केले जातात. माझे ते muons मध्ये हायड्रोजन केंद्रके रुपांतरित केली जातात. डिटेक्टर Kadzity दोन दिशानिर्देश येत कण पाहू शकतो. काही तळाशी पासून हलवून आहेत, तर वरून पडले वातावरण येत. कण संख्या त्यांच्या विविध निसर्ग बोलत आहे हे, वेगळा होता - ते त्याच्या oscillatory सायकल मध्ये विविध गुण होते.

विज्ञान क्रांती

हे सर्व विदेशी आणि आश्चर्य, पण न्यूट्रीनो का oscillations आणि वस्तुमान खूप लक्ष आकर्षित आहे? कारण सोपे आहे. विसाव्या शतकाच्या योग्यरित्या accelerators आणि इतर प्रयोग इतर सर्व निरीक्षणे वर्णन करते गेल्या पन्नास वर्षांत विकसित प्राथमिक कण भौतिकशास्त्र मानक मॉडेल मध्ये, न्यूट्रीनोंच्या massless असल्याचे होते. न्यूट्रीनो वस्तुमान शोध काहीतरी गहाळ आहे असे निर्देशीत करते. मानक मॉडेल पूर्ण नाही आहे. गहाळ अद्याप सापडलेल्या करणे घटक - लार्ज हॅड्रॉन कोलायडर किंवा इतर मदतीने, अद्याप वर्च्युअल मशीन तयार केले नाही.