Elektronové neutrino - Electron neutrino

Elektronové neutrino
SloženíElementární částice
StatistikaFermionický
Generaceza prvé
InterakceSlabý, Gravitace
Symbol
ν
E
AntičásticeElektronové antineutrino (
ν
E)
TeoretizovalWolfgang Pauli (1930)
ObjevilClyde Cowan, Frederick Reines (1956)
HmotnostMalý, ale nenulový. Vidět hmota neutrin.
Elektrický náboj0 E
Barevný nábojNe
Roztočit1/2
Slabý isospin1/2
Slabý přebití−1
Chiralitylevák (pro pravoruká neutrina viz sterilní neutrino )

The elektronové neutrino (
ν
E) je subatomární lepton elementární částice který má nulovou síť elektrický náboj. Spolu s elektron a tvaroh tvoří první generace leptonů, odtud název elektron neutrino. Poprvé to předpokládal Wolfgang Pauli v roce 1930 chybějící hybnost a chybějící energie v rozpad beta, a byl objeven v roce 1956 týmem vedeným Clyde Cowan a Frederick Reines (vidět Cowan – Reinesův neutrinový experiment ).[1]

Návrh

Na počátku 20. století teorie předpovídaly, že elektrony jsou výsledkem rozpad beta měla být emitována při konkrétní energii. V roce 1914 však James Chadwick ukázaly, že elektrony byly místo toho emitovány v spojitém spektru.[1]


n0
 →
p+
 +
E−
Počáteční pochopení úpadku beta

V roce 1930 Wolfgang Pauli domníval se, že nezjištěná částice unášela pozorovaný rozdíl mezi energie, hybnost, a moment hybnosti počátečních a konečných částic.[A][2]


n0
 →
p+
 +
E−
 +
ν0
E
Pauliho verze beta rozpadu

Pauliho dopis

Dne 4. Prosince 1930 napsal Pauli dopis Fyzickému ústavu Federální technologický institut, Curych, ve kterém navrhl elektronový „neutron“ [neutrino] jako potenciální řešení k vyřešení problému spojitého spektra rozpadu beta. Přeložený úryvek z jeho dopisu zní:[1]

Vážené radioaktivní dámy a pánové,

Protože nositel těchto řádků [...] vysvětlí přesněji, vezmeme-li v úvahu „falešnou“ statistiku z N-14 a Li-6 jádra, stejně jako spojitá β-spektrum, narazil jsem na zoufalý lék na záchranu „věty o výměně“ statistik a energetické věty. Jmenovitě [existuje] možnost, že by v jádrech mohly existovat elektricky neutrální částice, které bych chtěl nazvat neutrony,[b] které mají rotaci ½ a poslouchají princip vyloučení, a navíc se liší od lehké kvantum v tom, že necestují s rychlostí světla: Hmotnost neutronu musí být stejného řádu jako elektronová hmotnost a v žádném případě nesmí být větší než 0,01 hmotnosti protonu. Kontinuální β-spektrum by pak bylo pochopitelné za předpokladu, že v β rozpad neutronu je emitován společně s elektronem takovým způsobem, že součet energií neutronu a elektronu je konstantní.

[...]

Ale necítím se dostatečně bezpečný, abych něco o této myšlence publikoval, a tak se nejdříve s důvěrou obracím na vás, milí radioaktivisté, s otázkou ohledně situace týkající se experimentálního důkazu takového neutronu, pokud má něco jako desetinásobek penetrační kapacita a y paprsek.

Přiznávám, že můj lék se může zdát malý a priori pravděpodobnost, protože neutrony, pokud existují, by byly pravděpodobně už dávno viděny. Vyhrát však může pouze ten, kdo sází, a vážnost situace může být průběžná β-spektrum lze vyjasnit slovy mého ctěného předchůdce v kanceláři, Pane Debye, [...] "Nejlepší je na to vůbec nemyslet, jako na nové daně. “[...] Takže, milí radioaktivové, vyzkoušejte to a napravte to. [...]

Se spoustou pozdravů i vám Pane Zpět,
Tvůj oddaný sluha,
W. Pauli

Přeložený dotisk celého dopisu najdete ve vydání ze září 1978 Fyzika dnes.[3]

Objev

Hlavní článek: Cowan – Reinesův neutrinový experiment

Elektronové neutrino objevil Clyde Cowan a Frederick Reines v roce 1956.[1][4]

název

Pauli původně pojmenoval svou navrhovanou světelnou částici a neutron. Když James Chadwick objevil v roce 1932 mnohem masivnější jadernou částici a také ji pojmenoval a neutron, toto ponechalo obě částice se stejným názvem. Enrico Fermi, který vyvinul teorii rozpad beta, představil termín neutrino v roce 1934 (žertem vymyslel Edoardo Amaldi během rozhovoru s Fermim na Fyzikálním ústavu Via Panisperna v Římě, aby bylo možné odlišit tuto lehkou neutrální částici od Chadwickova neutronu) vyřešit zmatek. Bylo to slovní hříčka na neutron, italština ekvivalent neutron: -jeden konec může být augmentativní v italštině, takže neutron lze číst jako „velkou neutrální věc“; -ino nahradí augmentativní příponu a zdrobnělina jeden.[5]

Po předpovědi a objevu druhého neutrina se stalo důležitým rozlišovat mezi různými typy neutrin. Pauliho neutrino je nyní identifikováno jako elektronové neutrino, zatímco druhé neutrino je identifikováno jako mionové neutrino.

Elektronové antineutrino

Elektronové neutrino má odpovídající antičástice, elektron antineutrino (
ν
E), který se liší pouze v tom, že některé jeho vlastnosti mají stejná velikost, ale opačné znaménko. Jednou otevřenou otázkou částicové fyziky je, zda jsou neutrina a antineutrina stejná částice, v takovém případě by se jednalo o Majoránský fermion, nebo zda se jedná o různé částice, v takovém případě by to byly Dirac fermions. Vyrábí se v rozpad beta a další typy slabé interakce.

Poznámky

  1. ^ Niels Bohr byl zejména proti této interpretaci úpadku beta a byl připraven přijmout, že energie, hybnost a moment hybnosti nejsou konzervativní veličiny.
  2. ^ Pauli znamená to, co bylo později pojmenováno „neutrino“. Vidět § Název výše.

Viz také

Reference

  1. ^ A b C d „Experimenty s Reines-Cowanem: Detekce poltergeistu“ (PDF). Věda Los Alamos. 25: 3. 1997. Citováno 2010-02-10.
  2. ^ K. Riesselmann (2007). "Logbook: Neutrino Invention". Časopis Symetry. 4 (2). Archivovány od originál dne 2009-05-31.
  3. ^ Brown, L.M. (1978). „Myšlenka neutrina“. Fyzika dnes. 31 (9): 23–28. Bibcode:1978PhT .... 31i..23B. doi:10.1063/1.2995181.
  4. ^ F. Reines; C.L. Cowan Jr. (1956). „Neutrino“. Příroda. 178 (4531): 446. Bibcode:1956Natur.178..446R. doi:10.1038 / 178446a0.
  5. ^ M.F. L'Annunziata (2007). Radioaktivita. Elsevier. str. 100. ISBN  978-0-444-52715-8.

Další čtení