Неутрино (се означува со грчката буква ν) — лептон, елементарна честичка со половичен спин, која е ова интеракција само со слаби субатомски сили и гравитација. Масата на неутриното е мала во споредба со другите субатомски честички. Неутриното е единствениот идентефикуван кандидат за темна материја, поточно врела темна материја.
Постојат три видови неутрина: електронски неутрина (), мионски неутрина (), и тау-неутрино (). Секој вид има и сопствена античестичка, наречена „антинеутрино“, која исто така нема електричен полнеж. Неутрината се создадени на начин на кој го зачувуваат лептонскиот број, т.е.,за секое создадено електронско неутрино, се создава позитрон (антиелектрон), исто така и за секое создадено електронско неутрино, се создава електронско антинеутрино.
Неутрината, своето име го добиле според нивниот полнеж кој всушност е неутрален и затоа тие не се под влијание на силното меѓумолекулско заемодејство. Слабото заемодејство е дејство на куси растојанија а пак гравитацијата е премногу слаба на субатомската скала.
Неутрината можат да бидат создадени на повеќе начини, вклучувајќи и одредени видови на радиоактивни распади, при јадрените реакции како кај Сонцето. Поголемиот број на неутрина во близина на Земјата се од јадрените реакции во Сонцето. Околу 65 милијарди () сончеви неутрина во секунда минуваат низ секој кубен сентиметар во правец Сонце-Земја.
Неутрината се колебаат помеѓу различните видови на Неутрина додека се во движење. Односно, електронското неутрино при бета-распад може да пристигне до детекторот како мионско или тау-неутрино. Овие колебања бараат различните неутрина да имаат различни маси, иако овие маси се многу мали. Од космолошките мерења,е пресметано дека сумата на трите неутрина заедно мора да е помала од еден милионит дел од оној на електронот.
Историја
Паулиев предлог Неутриното Поточно, електро нутриното the electron neutrino. било откриено и претставено за првпат од страна на Волфган Паули во 1930 со цел да објасни како бета распаѓањето може да заштеди енергија, моментум, и аголен моментум (обрт). Во контраст на Нилс Бор, кој предложил статистичка верзија на законите за конзервација за да го објасни настанот, Паули поставил хипотеза во врска со сè уште не одреден елемент кој тој го нарекол “неутрон”, и бил дел од конвенцијата во 1930 која ги дала имињата на протонот и електронот, кои во 1930 биле познати производи за алфа и бета распаѓањето !—што знеле за алфа и бета распаѓањето? Производот не е протон,туку е хелиум јадро--> Toj сметал дека новата честичка била емитирана од јадрото заедно со електронот или бета-честичката во процесот на бета распаѓањето.Niels Bohr бил очигледно со спротивставени ставови во однос на оваа интепретација на бета распаѓањето и бил спремен да прифати дека енергијата,моментумот и аголниот моментум не зачувувале ништо.
Џејмс Чедвик открил многу помасивна јадрена честичка во 1932 и ја нарекол неутрон, оставајќи два типа на честички со исто име. Паули го користел терминот "неутрон" и за честичка која зачувува енергија во бета распаѓање,и за неутрален елемент во јадрото на атомот.Овие насатни го принудиле Паули да го преименува помалку масивното,моментум-зачување. Зборот неутрино влегол во меѓународниот вокабулат преку Енрико Ферми, кој го искористил зборот за време на конференција во Париз во јули 1932.
Во Фермијовата теорија за бета распаѓањето,Чадвиковиот голем неутрален елемент може да распадне во протон,електрон,и во помалите неутрални елементи(наречени како електрон антинеутрино):
→ + +
Фермиовите лист, напишан во 1934,го унифицирал Паулиовиот неутрино со Паул Дирак позитрон и Вернер Хајсенберг неутрон-протон модел и дал солдина база за понатамошната експериментална работа. Сепак,весникот,the journal Природа го одбил Фермовиот лист,кажувајќи дека теоријата е премногу далеку од реалноста.Тој го принел листот до италијански весник,кој го прифатил,но општата незаинтересиранот околу неговата теорија во почетокот резултирала со неговата промена во експерименталнта физика. Translated in
Како и да е, дури и во 1934 постоеле сомнежи за Бохрсовата идеја-дека законите за зачувување на енергија не се прикладни-не се точни. На Солвејновата конференција во 1934, првите знаци на енергија во бета распаѓањето биле забележани, и овие спектри наметнале строгиот лимит врз електроните во секој тип на бета распаѓање.Таков лимит не бив очекуван ако законот за зачувување на енергија не бил наметнат за да биде прифатен. Во 1934 година беше дека е достапна само ограничена (и зачувана) количина на енергија, а новата честичка понекогаш земаше различен дел од оваа ограничена енергија, оставајќи го остатокот за бета честичката. Паули ја искористи приликата јавно да нагласи дека сè уште неоткриеното „неутрино“ мора да е вистинска честичка.
Директна детекција
Во 1942, Ванг Ганчанг прв предложил да се користи бета факање со цел експериментално да се откријат неутрината to. На На 20 јули 1956 година, проблемот на Наука, Клајд Кован, Фредерик Рајнс, Ф. Б. Харисон, Х. В. Крусе и А. Д. Мекгваер издадоа потврда дека го пронашле неутриното, резултат кој бил награден речиси четириесет години подоцна со Нобелова награда во 1995 година.
Во овој експеримент, сега познат како експеримент со неутрино на Кован-Рајнс, антинеутрината создадени во нуклеарен реактор со бета распаѓање реагирале со протони за да произведат неутрони и позитрони:
+ → +
Позитронот брзо наоѓа елекрон, и тие меѓусебно се поништуваат. Неутронот може да биде забележан ако се фати на соодветно јадро, ослободувајќи гама-зраци. Коинциденцијата на овие два настани-позитрон анхилација и факањето на неутрон-дава уникатна значка на антинеутрино интеракција.
Неутрински вкус Антинеутриното e откриено од страна на Кован and Рејнес и е античестичка на електронското неутрино. Во 1962, Лион Ледерман, Мелвин Шварц и Џек Стајнбергер покажале дека постојат повеќе видови на неутрина,но првично ги откриле заемодејствата на мионските неутрина (чије хипотетичко име билонеутретто), за што ја добиле Нобеловата награда за Физика. Кога бил откриен третиот вид на лептон,тау-неутрино,откриена честичка во 1975 со Стенфордскиот линиски забрзувач на честичка,за која исто така се очекувало да биде поврзан со неутрино (тау-неутрино).Првите докази за овој трет вид на неутрино се појавиле при набљудување на исчезнатата енергија и импулс кај тау-распаѓањата кои наликуваат на бета распаѓањето,што довело до откривањето на електронското неутрино.Првите заменодејства на тау-неутриното биле јавно објавени во 2000 од страна на DONUT здружение во Фермилаб,а постоењето на оваа честичка било докажано теоретски и експериментално со податоците од Големиот електронско позитронски судирач.
Сончев неутрински проблем
При крајот на 60-тите години од минатиот век,биле изведени неколку последователни експерименти од кои се забележало дека бројот на неутрина кои пристугнуваат од Сонцето е помеѓу една третина и една половина од бројот кој бил предвиден за електронското неутрино од Стандардниот сончев модел.Овој спор,кој стана познат како сончевиот неутрински проблем,остана нерешен околу 30 години.Проблемот е разрешен со откривањето на неутринските колебања и маса
Колебања
Практичен метод за испитување на неутринските колебања првично бил предложен од Бруно Понтекорво во 1957 користејќи ѓи сличните каонски колебања,во последователен период од 10 години тој го развил математичкиот формализам и современиот запис на вакуумските колебања. Во 1985 г. Станислав Михеев и Алексеј Смирнов (надоврзувајќи се на работата на Линколн Волфенштајн) забележале дека вкусовите колебања можат да бидат изменети кога неутрината се движат низ материјат.Овој ефект е наречен Михеев-Смирнов-Волфштајнов ефект (МСВ-ефект) и е од важност да се разбере дека многу неутрина оддадени од многуте соединувања во Сонцето минуваат низ густата материја во сончевото јадро на нивниот пат кон детекторите на Земјата.
Кон почетокот на 1998 година,експериментите започнале да покажуваат дека сончевите и атмосферските неутрина ги менуваат своите вкусови (погледајте Суперкамиоканде и Сабдурска неутринска опсерваторија).Ова го разлешило проблемот на сончевото неутрино:електронските неутрина кои се создадени во Сонцето делумно се менуваат во друг вкус кој не може да биде забележан на инструментите на експереминтите.
Иако поединечните експерименти,како што е збирот на сончево неутрински експерименти се во согласност со не колебните механизми на запазувањето на неутринскиот вкус,земајќи ги предвид сите заедно,неутринските експериментите го покажуваат постоењето на неутринските колебања. Особено важни во оваа насока се експериментите во реактарот КамЛАНД и забржувачките експерименти,како на пример МИНОС.Експериментот КамЛАНД навистина ги забележал колебањата при механизмот на промената на неутринскиот вкус кај сончевото електронско неутирно.Слично и МИНОС потврдува дека колебањето на атмосферските неутрина обезбедува подобро определување на квадратното разделување. Јапонскиот научник Такааки Каџита и Канадскиот научник Артур Мекдоналд ја доибваат Нобеловата награда за физика во 2015 година токму за ова значајно откритие како теориско и експериментално неутрината го менуваат својот вкус.
Супернова-неутрина
Рејмонд Девис и Масатоши Кошиба биле наградени со Нобеловата награда во физика.Давис за неговата работа на Космичкото неутрино и Кошиба за неговата прва вистинска обзервација на супернова неутрината.Откривањето на сончевото неутрино,и на неутрината откриени на СН 1987A супернова го дале почетокот на неутринската астрономија.
Својства и реакции Неутрината имаат полуброен спинот и од таму следи дека е фермион. Неутрината заемно дејствуваат примарно преку слаба сила.Откривањето на неутринското колебање покажува дека неутрината имаат маса.ПОстоењето на неутринската маса покажува за постоењето на ситно неутрино магнетниот момент од ред на , дозволувајќи за електромагнетни заемодејства меѓу неутрината. Експеримент изведен од Ц. С. ВУ во Колумбијскиот универзитет покажал дека неутрината секогаш покажуваат лева хиралност. Многу е тешко да се идентификуваат поединечните заемодејства помеѓу неутрината поради природната радиација. Поради ова, во раните експерименти се користел специјален канал за оваа идентификација: интеракцијата на антинеутриното со водородното јадро кај молекулите на вода. Јадрото на водород е само еден протон и поради тоа јадрени реакции кои би се одвивале кај потешки елементи не мора да се земат предвид при ваквите реакции. Во еден кубен метар вода се случуваат само неколку реакции кога водата е поставена надвор од јадрен реактор,но со тоа се мери рекацијата на плутониумот во реакторот.
Михеев–Смирнов–Волфенштајнов ефект
Неутрина кои минуваат низ материја, поминуваат низ процес сличен на движењето на светлината низ проѕирен материјал. Овој процес не може да се набљудува директно, затоа што нема јонизирачко зрачење, но се јавува МСВ ефектот. Само мал дел од енергијата од неутриното се пренесува на материјалот.
Јадрени заемодејства Неутрината може да дејстуваат на атомско јадро и да го променат во друго јадро.Овој процес се користи кај радиохемиски детектори за неутрина.Во овој случај енергетските нивоа и спинските состојби на целното јадро мора да се земат предвид за да се пресмета веројатноста на интеракцијата. Претежно, веројатноста на реакцијата се зголемува со зголемувањето на бројот на неутрони и протони во јадро.
Поттикнато цепење Слично како што прават неутроните во нуклеарните реактори, неутрината можат да предизвикаат реакции на фисија во тешките јадра. Досега, оваа реакција не е измерена во лабораторија, но се предвидува дека ќе се случи во ѕвездите и суперновите. Процесот влијае на изобилството на изотопи што се гледаат во универзумот. Неутринската фисија на деутериумските јадра е забележана во опсерваторијата за неутрино „Садбери“, која користи детектор за тешка вода..
Без самозаемодејство Набљудувањата на космичката микробранова позадина сугерираат дека неутрината не комуницираат сами со себе.
Остатоци од супернови