Astronet > Neitrino

po tekstam po klyuchevym slovam v glossarii po saitam perevod po katalogu

Na saite

Astrometriya

Astronomicheskie instrumenty

Astronomicheskoe obrazovanie

Astrofizika

Istoriya astronomii

Kosmonavtika, issledovanie kosmosa

Lyubitel'skaya astronomiya

Planety i Solnechnaya sistema

Solnce

Neitrino

- elektricheski neitral'naya chastica so spinom 1/2 (v ed. I), uchastvuyushaya tol'ko v slabom i gravitac. vzaimodeistviyah. N. otnosyatsya k klassu leptonov. Massa pokoya N. mala (vozmozhno, nulevaya). Pri nulevoi masse pokoya magn. moment N. raven nulyu. Izvestny tri tipa N.- elektronnoe ( $\nu_e$ ), myuonnoe ( $\nu_\mu$ ) i tau-neitrino ( $\nu_\tau$ ), prevrashayushiesya v processah slabogo vzaimodeistviya v sootvetstvuyushie zaryazhennye leptony - elektron, myuon i triton ( $\tau$ ).

Gipoteza o sushestvovanii N. byla predlozhena v 1930 g. V. Pauli dlya togo, chtoby "spasti" zakon sohraneniya energii v $\beta$ -raspade (sm. Beta-processy). Ispuskanie vmeste s elektronom legkoi, neitral'noi, slabo vzaimodeistvuyushei s veshestvom i potomu ne registriruemoi v opytah chasticy obespechivalo sohranenie energii i momenta kolichestva dvizheniya v $\beta$ -raspade.

Harakternoi osobennost'yu N. yavl. ego bol'shaya pronikayushaya sposobnost'. Napr., N. s energiei 1 MeV imeet v svince dlinu svobodnogo probega ~ 10²⁰ sm (~ 100 sv. let). Vydelenie odinochnyh sobytii vzaimodeistviya pri prohozhdenii intensivnyh potokov N. skvoz' bol'shuyu massu veshestva sostavlyaet osn. slozhnost' neitrinnogo eksperimenta. Vpervye takie sobytiya, podtverdivshie sushestvovanie N., byli zaregistrirovany v 1953 g. amer. uchenymi F. Reinsom i K. Kouenom. S rostom energii N. veroyatnost' ego vzaimodeistviya s veshestvom vozrastaet. Na sovr. uskoritelyah poluchayut potoki N. s energiyami v sotni GeV, chto pozvolyaet nablyudat' v mnogotonnyh neitrinnyh detektorah sotni tysyach sobytii vzaimodeistviya N.

V raspadah, obuslovlennyh slabym vzaimodeistviem, $\nu_e$ ispuskaetsya vmeste s pozitronom (napr., v $\beta^+$ -raspade). Vmeste s elektronom (napr., v $\beta^-$ -pacpade) ispuskaetsya chastica, k-raya yavl. antichasticei po otnosheniyu k elektronnomu N.,- elektronnoe antineitrino ( $\tilde{\nu}_e$ ). Myuonnoe N. ispuskaetsya vmeste s $\mu^+$ , myuonnoe antineitrino ( $\tilde{\nu}_\mu$ ) - s $\mu^-$ , napr. $\pi^+\to \mu^+ +\nu_\mu$ i $\pi^-\to \mu^- +\tilde{\nu}_\mu$ . Analogichno $\nu_\tau$ dolzhno ispuskat'sya vmeste s $\tau^+$ , a $\tilde{\nu}_\tau$ - vmeste s $\tau^-$ (chasticy $\nu_\tau$ i $\tilde{\nu}_\tau$ do sih por v opytah neposredstvenno ne nablyudalis'). Pri vzaimodeistvii s veshestvom $\nu_e$ prevrashaetsya v elektron, a $\tilde{\nu}_e$ - v pozitron v reakciyah $\nu_e + {\rm n} \to {\rm p + e}^-$ , $\tilde{\nu}_e + {\rm p} \to {\rm n + e}^+$ . Vzaimodeistvie $\nu_\mu$ s veshestvom privodit k obrazovaniyu $\mu^-$ , a $\tilde{\nu}_\mu$ - k obrazovaniyu $\mu^+$ . Eti sv-va vzaimodeistviya N. svyazyvayut s sohraneniem leptonnogo chisla (leptonnogo zaryada; sm. Zaryad).

N. rozhdayutsya i vzaimodeistvuyut s veshestvom tol'ko v sostoyaniyah s opredelennoi proekciei spina na napravlenie dvizheniya - spiral'nost'yu. Vse N. imeyut levuyu spiral'nost', a vse antineitrino - pravuyu, t.e. proekciya spina vseh N. na napravlenie dvizheniya otricatel'na, a antineitrino - polozhitel'na.

V 1980 g. V.A. Lyubimovym i dr. pri izmereniyah spektra $\beta$ -raspada tritiya byli polucheny eksperimental'nye ukazaniya na nalichie u elektronnogo N. massy pokoya, prevyshayushei 20 eV s naibolee veroyatnym znacheniem 30 eV. V etih eksperimentah nablyudalis' izmeneniya formy spektra vyletayushih elektronov vblizi ih maks. energii $\varepsilon_{maks}$ . Matematich. obrabotka dannyh pozvolyaet interpretirovat' eto izmenenie kak proyavlenie otlichnoi ot nulya massy pokoya N. $m_\nu$ . Vblizi $\varepsilon_{maks}$ energiya vyletayushih vmeste s elektronami N. minimal'na. Esli $m_\nu\ne 0$ , to eti N. stanovyatsya nerelyativistskimi, svyaz' mezhdu ih impul'som i energiei menyaetsya, chto i otrazhaetsya na forme spektra elektronov. Dlya dr. tipov N. ustanovleny tol'ko ogranicheniya sverhu na ih massy pokoya ( $m_{\nu_\mu}$ < 0,5 MeV, $m_{\nu_\tau}$ < 250 MeV).

Esli leptonnoe chislo ne sohranyaetsya strogo, to sostoyaniya $\nu_e, \nu_\mu, \nu_\tau$ mogut ne obladat' opredelennoi massoi i yavlyat'sya kogerentnoi smes'yu sostoyanii N. s razlichnoi massoi. Naoborot, sostoyaniya N. s opredelennoi massoi yavl. smes'yu sostoyanii $\nu_e, \nu_\mu, \nu_\tau$ . V chastnosti, rozhdenie $\nu_e$ sootvetstvuet, napr., rozhdeniyu treh N. s raznymi massami. Razlichie v skorosti rasprostraneniya N. s raznoi massoi vyzyvaet t.n. oscillyacii N. (periodich. prevrasheniya N. dannogo sorta v N. dr. sortov i obratno, napr. $\nu_e\rightleftharpoons\nu_\tau$ ili $\nu_e\rightleftharpoons \nu_\mu$ ), vpervye predskazannye v 1957 g. B.M. Pontekorvo. Oscillyacii N. (ne nablyudavshiesya poka v laboratornyh opytah), umen'shaya potok elektronnyh N. ot Solnca, mogli by imet' vazhnoe sledstvie dlya neitrinnoi astronomii.

Veshestvo zvezd dlya N. prakticheski prozrachno. N., rozhdayushiesya v nedrah zvezdy v rezul'tate yadernyh reakcii, $\beta$ -processov ili processov obrazovaniya par $\nu\tilde{\nu}$ , besprepyatstvenno pokidayut zvezdu, unosya znachit, dolyu vydelyayusheisya energii. Istochnikom N. na Solnce yavl. reakcii vodorodnogo cikla. Registraciya N. ot Solnca sostavlyaet vazhneishuyu zadachu neitrinnoi astronomii, pozvolyaya issledovat' processy v nedrah Solnca. Na pozdnih stadiyah evolyucii zvezd, nachinaya so stadii krasnyh gigantov i sverhgigantov, poterya energii zvezdoi za schet neitrinnogo izlucheniya opredelyaet temp zvezdnoi evolyucii. Processy izlucheniya i poglosheniya N. igrayut vazhnuyu rol' vo vzryvah sverhnovyh zvezd i v nukleosinteze pri takih vzryvah, a takzhe pri obrazovanii pul'sarov. Issledovaniem roli N. v kosmicheskih yavleniyah zanimaetsya neitrinnaya astrofizika.

Na rannih stadiyah rasshireniya Vselennoi pri vysokih temp-rah (kT > 3 MeV) i sootvetstvuyushih plotnostyah plazmy N. nahodilis' v ravnovesii s plazmoi i izlucheniem (sm. Kosmologiya). S ponizheniem temp-ry v hode rasshireniya vzaimodeistvie N. s plazmoi prakticheski prekratilos' (kak iz-za umen'sheniya plotnosti plazmy, tak i iz-za umen'sheniya secheniya vzaimodeistviya N. s veshestvom, obuslovlennogo umen'sheniem sr. energii N.), posle chego koncentraciya reliktovyh (ostavshihsya ot rannih stadii rasshireniya) N. izmenyalas' tol'ko za schet rasshireniya Vselennoi. Ishodya iz etih soobrazhenii, S.S. Gershtein i Ya.B. Zel'dovich v 1966 g. ukazali, chto v ramkah teorii goryachei Vselennoi sovr. sr. koncentraciya reliktovyh N. $N_\nu$ sravnima po velichine s koncentraciei reliktovyh fotonov $N_\gamma$ . Tochnoe sootnoshenie, poluchennoe amer. uchenym P. Piblsom, imeet vid: $N_\nu=(3/4)\cdot(4/11) N_\gamma$ , mnozhitel' 3/4 otrazhaet razlichie v statistike N. i fotonov, a mnozhitel' 3/11 svyazan s povysheniem plotnosti fotonov posle otshepleniya N., obuslovlennogo annigilyaciei pozitronov v rannei Vselennoi.

Nalichie u N. otlichnoi ot nulya massy pokoya moglo by imet' vazhnye kosmologich. sledstviya. Esli massa pokoya N. prevyshaet 1 eV, to reliktovye N. vnosyat osn. vklad v sr. plotnost' veshestva v sovr. Vselennoi i opredelyayut razvitie gravitacionnoi neustoichivosti na stadii formirovaniya struktury Vselennoi (sm. Model' goryachei Vselennoi). Evolyuciya neodnorodnostei v gaze N. privodit k obrazovaniyu sverhskoplenii galaktik i skoplenii galaktik. Pri etom N. dolzhny formirovat' massivnye galo na periferii galaktik, obespechivaya t.n. skrytuyu massu galaktik i skoplenii galaktik. T.o., v otlichie ot reliktovyh fotonov (sm. Mikrovolnovoe fonovoe izluchenie), reliktovye N. s $m_\nu\ne 0$ dolzhny byt' raspredeleny neodnorodno. V vidimoi chasti Galaktiki koncentraciya reliktovyh N. dolzhna sostavlyat' 10⁷-10⁸ sm^-3, chto sootvetstvuet plotnosti 10^-24-10^-25 g/sm³, nichtozhnoi ne tol'ko po sravneniyu so sr. plotnost'yu Solnca ili Zemli, no i so sr. plotnost'yu Solnechnoi sistemy v predelah orbity Plutona.

Lit.:
Zel'dovich Ya.B., Hlopov M.Yu., Massa neitrino v fizike elementarnyh chastic i kosmologii rannei Vselennoi, "UFN", 1981, t. 135, v. 1; Okun' L. B., Leptony i kvarki, M., 1981.

(M.Yu. Hlopov)

M. Yu. Hlopov, "Fizika Kosmosa", 1986
Glossarii Astronet.ru

A | B | V | G | D | Z | I | K | L | M | N | O | P | R | S | T | U | F | H | C | Ch | Sh | E | Ya

Publikacii s klyuchevymi slovami: neitrino Publikacii so slovami: neitrino
Sm. takzhe: Neitrino, svyazannye s dzhetom dalekogo blazara Vnutri detektora antineitrino v Daiya Bei Podo l'dom Antarktidy obnaruzheny neitrino, priletevshie izdaleka Tahiony i neitrino Podlednyi lov kosmicheskih neitrino Neitrinnyi detektor v Sadberi Sovremennaya astronomiya Vse publikacii na tu zhe temu >>

Mneniya chitatelei [3]

Versiya dlya pechati