Problem neutrin słonecznych – Wikipedia

. Problem neutrin słonecznych Niedawno pojawił się wraz z tworzeniem struktur umożliwiających wykrycie neutrin, aw szczególności super-Kamiokande w latach 90. w Japonii. Pochodzi z nadmiernej ilości neutrin wykrytych w odniesieniu do wartości teoretycznej. Pojęcia fizyki kwantowej są konieczne, aby zrozumieć ten problem.

Neutrino i antyneutrina są bardzo niskimi cząstkami masowymi (często zakładano ją zero na początku badań), wprowadzone do teorii fizyki kwantowej w celu zapewnienia zachowania energii w procesach reakcji jądrowej. Energia gwiazd pochodzących głównie z reakcji fuzji jądrowej ilość neutrin stworzonych w sercach gwiazd jest ogromna. Zatem z każdą reakcją fuzji między 2 protonami w środku gwiazdy powstaje pozytron (lub antyelektron) i neutrino (przez ochronę liczby leptonicznej).

Niewrażliwi na silną interakcję i interakcję elektromagnetyczną, przekraczają materię, z którą oddziałują jedynie przez niską interakcję. Zatem każda sekunda, z dużej ilości pustki, której składa się materiał, przecinają nas kilka milionów neutrin bez interakcji, większość z nich pochodzi ze słońca (najbliższa gwiazda) i Ziemi (beta radioaktywności). W sercu Słońca wytwarzają reakcje fuzji między 2 protonami

${DisplayStyle not _ {e}}$

Niska energia (0 do 420 keV). Następuje skomplikowany cykl wytwarzania reakcji jądrowych

${DisplayStyle not _ {e}}$

Wyższe energie, ale w mniejszej liczbie.

Fizyka kwantowa stanowi, że muszą istnieć 3 główne rodzaje neutrin, powiązane z rodzajami gospodarstw, z których pochodzą. W ten sposób rozróżniamy:

1. Neutrina elektroniczna
   ${DisplayStyle not _ {e}}$

   , głównie związane z elektronami i kwarkami w górę iw dół;

2. Neutrina księżycowa
   ${displayStyle not}$

   _M , głównie związane z mionami i kwarkami urokiem i dziwnym;

3. Neutrina tauic
   ${displayStyle not}$

   _T , głównie związane z tau (cząsteczką) oraz górnymi i dolnymi kwarkami (neutrino tauic nie zostało jeszcze wykryte bezpośrednio).

Każde neutrino musi być powiązane z antineutrino (odnotowanym z prętem powyżej), co nie jest jednak pewne, że jest to odrębna cząsteczka.

Wykrywanie neutrin i elektroniczny deficyt neutrinowy [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Detektory neutrin, aż do ostatniego okresu, umożliwiły wykrycie elektronicznego interakcji neutrin z materiałem (co jest rzadkie). Jednak teoria przewiduje, że neutrina wytwarzana w reakcjach termojądrowych w sercu Słońca są neutrinami elektronicznymi.

Znając energię promieniowaną przez Słońce i część energii fuzyjnej wyniesionej przez neutrino, można ją łatwo wywnioskować z ilości neutrin uciekających ze słońca na jednostkę czasu. Dlatego wywnioskowamy, znając odległość Terre-Soleila, teoretyczny przepływ neutrin na jednostkę powierzchni i na jednostkę czasu na poziomie Ziemi. Wreszcie, z charakterystyk detektora, w tym przepływie znajdujemy ilość neutrin, które należy wykryć dziennie. Jednak wszystkie doświadczenia (w różnych skalach czasowych, z kilkoma detektorami opartymi na różnych zasadach) wykazały, że w rzeczywistości osiągają tylko połowę i dwie trzecie oczekiwanych neutrin, które wynikają ze wszystkich niepewności dopuszczalnych.

Problem braku wykrytych neutrin słonecznych jest teraz przypisywany Oscylacje neutrin . Fizyka kwantowa rzeczywiście przewiduje możliwość, że neutrina może się zmienić tak, jak to („oscylowanie”), jeśli ich masa nie jest rygorystycznie zero, to znaczy, że elektroniczne neutrino może spontanicznie po pewnym czasie przekształconym w neutrino muońskie lub tauiczne, i VICE Versa, to nawet w pustce. Deficyt w wykrytych neutrinach elektronicznych byłby zatem spowodowany zgodnie z tą hipotezą faktu, że wśród neutrin emitowanych przez słońce, cały typ elektroniczny, pewna liczba zmieniłaby się podczas podróży słonecznej lub księżycowej neutriny, że obecni detektory Nie postrzegaj.

Nawiasem mówiąc, walidacja tego zjawiska oscylacji tak zwanego tak, doprowadziła również do wywnioskowania, że ​​neutrino ma masę niezerową.

Mówiąc dokładniej, odsetek własnego stanu masy

${DisplayStyle not _ {3}}$

Dla

${DisplayStyle not _ {e}}$

jest znikomy podczas jego formacji na słońcu. Ponadto kąt mieszanki

${DisplayStyle theta _ {13}}$

który interweniuje specjalnie w przypadku oscylacji

${DisplayStyle Nu _ {e} leftrightarrow nu _ {tau}}$

jest bardzo słaby. Więc

${DisplayStyle not _ {e}}$

pozostanie w przybliżeniu mieszaniną czystych stanów

${DisplayStyle not _ {1}}$

I

${DisplayStyle not _ {2}}$

podczas rozprzestrzeniania się.
Możemy wyjaśnić deficyt

${DisplayStyle not _ {e}}$

obserwowane przez model LMA ( duży kąt mieszania ) MSW z przejściem

${DisplayStyle nu _ {e} rightarrow nu _ {Mu}}$

.
Warunek adiabatyczności jest weryfikowany z bardzo dobrą precyzją dla wszystkich energii.

Na słońcu uzyskuje się tysiące długości oscylacji. Wiele oscylacji występuje również w próżni, ale odsetek smaków neutrin byłby średnio utrzymywany. W 2008 r. Najlepsze wartości to

${DisplayStyle theta Simeq 34}$

° i

${DisplayStyle Delta M^{2} simeq 8.0Times 10^{-5} ev^{2}}$

. Najbardziej energiczne neutrino uległyby konwersji adiabatycznej w słońcu.

Mamy dla tych neutrin:

${DisplayStyle p = | Langle nr _ {e} {e} | no _ {2} rangle$

.
Z grubsza znajdujemy wartość podaną przez doświadczenie. Odchylenie wartości prawdopodobieństwa

${DisplayStyle sin ^{2} theta}$

wskazuje na obecność oscylacji.

Ścieżka przewidziana w sprawie weryfikacji tej hipotezy jest porównanie między dniem i nocą wykrytym przepływem neutrin. Rzeczywiście, w nocy, neutrin słonecznych, do wykrycia, muszą przekroczyć całą ziemię, a zatem powinny być w stanie oscylować przez interakcję z materią, a zatem przy innej szybkości oscylacji w pustce, co powinno powodować wykryty przepływ od innej niż to wykryto w ciągu dnia. Ponadto takie doświadczenie umożliwiłoby lepsze zrozumienie okresów tych oscylacji, które poprawiłoby nasze zrozumienie tego zjawiska. Ale obecnie detektory nie są wystarczająco wrażliwe, aby umożliwić tę miarę.

Kolejnym badanym ścieżką jest badanie możliwych oscylacji neutrin generowanych przez reaktory jądrowe lub akceleratory cząstek, takie jak CNG lub eksperymenty K2K.

Powiązane artykuły [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]

Linki zewnętrzne [[[ modyfikator |. Modyfikator i kod ]