Նեյտրինո

Վիքիպեդիայից՝ ազատ հանրագիտարանից
Նեյտրինո
FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg
Կազմություն Տարրական մասնիկ
Վիճակագրություն Ֆերմիոնային
Սերունդ Առաջին, երկրորդ, երրորդ
Հիմնարար փոխազդեցություններ Թույլ փոխազդեցություն, ձգողականություն
Հակամասնիկ հականեյտրինո
Տեսություն Վոլֆգանգ Պաուլի (1930)
Տեսակների քանակ էլեկտրոնային նեյտրինո, մյուոնային նեյտրինո, տաու-նեյտրինո
Զանգված Զրո չէ
Էլեկտրական լիցք 0
Սպին 12

Նեյտրինո (իտալ.՝ neutrino՝ նեյտրոնիկ, neutrone՝ նեյտրոնի փաղաքաշական ձևը), կիսաամբողջ սպինով հիմնարար մասնիկ։ Մասնակցում է միայն թույլ և գրավիտացիոն փոխազդեցություններին, դասվում է լեպտոնների շարքին։ Փոքր էներգիաների նեյտրինոն խիստ թույլ է փոխազդում նյութի հետ, օրինակ, 3-10 ՄէՎ էներգիայով ներտրինոյի ազատ վազքի երկարությունը ջրում 10 18 մ կարգի է (մոտ 100 լուսատարի)։ Հայտնի է, որ յուրաքանչյուր վայրկյան Երկրի 1 սմ2 մակերեսով անցնում է ավելի քան 6×1010 նեյտրինո, որոնք առաքել է Արևը [1]։ Սակայն նեյտրինոն չի թողնում ոչ մի ազդեցություն, օրինակ, մարդու մարմնի վրա։ Բարձր էներգիայով նեյտրինոները հաջողությամբ նկատվում են թիրախների հետ փոխազդեցության ժամանակ[2]։

Հատկությունները[խմբագրել]

Յուրաքանչյուր լիցք ունեցող լեպտոնին համապատասխանում է իր նեյտրինո-հականեյտրինո զույգը՝

Նեյտրինոյի զանգվածը խիստ փոքր է։ Բոլոր տիպի նեյտրինոների զանգվածների գումարի վերին փորձարարական սահմանը ընդամենը 0,28 էՎ[3][4] է։ Նեյտրինային ճառագայթային փորձերով ստացված տարբեր սերնդի նեյտրինոների զանգվածների քառակուսիների տարբերությունը չի գերազանցում 2,7×10−3 էՎ²։

Նեյտրինոյի զանգվածը կարևոր է տիեզերագիտության մեջ թաքնված զանգվածի որոշման համար, քանի որ, հնարավոր է, չնայած իր խիստ փոքր լինելուն, նեյտրինոյի կոնցենտրացիան Տիեզերքում բավականաչափ մեծ է՝ միջավայրի խտության վրա էապես ազդելու համար։ Նեյտրինոն ունի ոչ զրոյական զանգված։ Նեյտրինոյին տարբեր տեսակների կարող են փոխակերպվել մեկը մյուսի։ Դրանք այսպես կոչված նեյտրինային ճառագայթումներն են, որոնց օգտին վկայում են արեգակնային նեյտրինոյի դիտումները և մթնոլորտային նեյտրինոյի անկյունային անիզոտրոպիան, ինչպես նաև դարասկզբին կատարված փորձերը ռեակտորների և արագացուցիչային նեյտրինոյի[5] հետ։ Բացի այդ, նեյտրինային օսցիլյացիայի գոյությունը ուղղակիորեն հաստատվել է փորձերով, որոնցում անմիջականորեն գրանցվեցին բոլոր երեք տիպի արեգակնային նեյտրինոներ և ցույց տրվեց, որ նրանց լրիվ հոսքը համաձայնեցվում է ստանդարտ արեգակնային մոդելի հետ։ Այս քանակությունը համաձայնեցվում է տեսության հետ, որը կանխատեսում է էլեկտրոնային նեյտրինոյին անցումը այլ սերնդի նեյտրինոյի ինչպես վակուումում («նեյտրինային օսցիլյացիաներ»), այնպես էլ արեգակնային նյութում (Միխեեվ-Սմիռնով-Բոլխենշտեյնի երևույթը)։

Փորձերում ուլտրառելյատիվիստական մասնիկների ծնունդով ցույց է տրվում, որ նեյտրինոն ունի բացասական պարույրություն, իսկ հականեյտրինոն՝ դրական[6]։

Գոյություն ունեն տեսական նախադրյալներ, որոնք կանխատեսում են չորրորդ տիպի՝ ստերիլ նեյտրինոյի գոյությունը։ Դրանց գոյության միարժեք փորձարարական ապացույցը, սակայն, դեռ չկա նախագծերում[7][8]։

Հայտնի չէ՝ արդյոք նեյտրինոն ինքն իր հակամասնիկն է թե՞ ոչ[9]։

Հայտնաբերման պատմությունը[խմբագրել]

Նեյտրինոյին փոխազդեցության առաջին դիտումներից մեկը պղպջակային խցիկում

ХХ դարի 20-30-ական թթ. միջուկային ֆիզիկայի հիմնական խնդիրներից մեկը բետա-տրոհման խնդիրն էր. β-տրոհման ժամանակ առաջացած էլեկտրոնների սպեկտրը, որը չափել էր անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Չեդվիկը դեռ 1914թ., անընդհատ էր, այսինքն՝ ատոմի միջուկից դուրս են թռչում ամենատարբեր էներգիաներով էլեկտրոններ։

Մյուս կողմից, քվանտային մեխանիկայի զարգացումը 1920-ական թթ. հանգեցրեց ատոմի միջուկում էներգիական մակարդակների դիսկրետության հասկացողությանը. Այս առաջարկն արեց ավստրիացի ֆիզիկոս Լիզա Մեյտները 1922թ.։ Այսինքն, միջուկի տրոհման ժամանակ դուրս թռչող մասնիկների սպեկտրը պետք է լինի դիսկրետ և ցույց տա այն էներգիական մակարդակների տարբերություն հանդիսացող էներգիաները, որոնց միջև տրոհման ընթացքում տեղի է ունենում անցումը։ Այսպիսին է, օրինակ, ալֆա-մասնիկների սպեկտրը ալֆա-տրոհման ժամանակ։

Այսպիսով, β-տրոհման էլեկտրոնների սպեկտրի անընդհատությունը կասկածի տակ էր դնում էներգիայի պահպանման օրենքը։ Հարցն այնքան սուր էր, որ 1931թ. Հռոմի կոնֆերանսում դանիացի հանրահայտ ֆիզիկոս Նիլս Բորը եյույթ ունեցավ էներգիան չպահպանվելու գաղափարի շուրջ։ Սակայն կար նաև այլ բացատրություն. «կորած» էներգիան իր հետ է տանում որևէ անհայտ և աննկատելի մասնիկ։

Նյութի հետ ծայրաստիճան թույլ փոխազդող մասնիկի գոյության հիպոթեզը 1930թ. դեկտեմբերի 4-ին առաջ քաշեց Վոլֆգանգ Պաուլին, այն էլ ոչ թե հոդվածում, այլ Տյուբինգենում ընթացող կոնֆերանսի մասնակիցներին հղված ոչ պաշտոնական նամակում։ Պաուլին ենթադրում էր, որ ատոմի միջուկում գոյություն ունի ½ սպինով չեզոք մասնիկ, որի զանգվածը պետք է համեմատելի լինի էլեկտրոնի զանգվածի հետ և ավելին չլինի պրոտոնի զանգվածի 0.01 մասից։ «Այդ դեպքում հասկանալի կդառնա β-սպեկտրի անընդհատությունը, եթե ենթադրենք, որ β-տրոհման ժամանակ էլեկտրոնների հետ ճառագայթվում են նաև «նեյտրոններ» այնպես, որ դրանց էներգիաների գումարը հաստատուն է մնում»,- ասվում է նամակում։ «Ես հասկանում եմ, որ նման ելքը առաջին հայացքից կարող է անհավանական թվալ... Սակայն, չխիզախելով, չենք շահի. վիճակի լրջությունը՝ կապված աընդհատ β սպեկտրի հետ, լավ ցույց տվեց իմ հարգելի նախորդ պրն. Դեբայը, ով ինձ վերջերս Բրյուսելում հայտարարեց. «Օ... այդ մասին ավելի լավ է չմտածել՝ ինչպես նոր հարկերի»»։ 1933թ. Բրյուսելում Սոլվեեվյան կոնֆերանսում Պաուլին ելույթ ունեցավ β-տրոհման մեխանիզմի մասին՝ առաջ քաշելով ½. սպինով չեզոք մասնիկի մասնակցության վարկածը։ Ըստ էության, դա նեյտրինոյի մասին առաջին պաշտոնական հրապարակումն էր։

Ծանոթագրություններ[խմբագրել]

  1. Наше Солнце
  2. Физическая энциклопедия. Нейтри́но
  3. «Գիտնականները ունեն «ուրվական-մասնիկի» զանգվածի ամենաճշգրիտ գնահատականը»։ РИА Новости։ Արխիվացված օրիգինալից 2011-08-22-ին։ http://www.webcitation.org/6184dHTAW։ Վերցված է 2010-06-22։ 
  4. Shaun A. Thomas, Filipe B. Abdalla, and Ofer Lahav, Upper Bound of 0.28 eV on Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey http://physics.aps.org/pdf/10.1103/PhysRevLett.105.031301.pdf, Physical Review Letters, 2010, 105, 3, էջ 031301
  5. Куденко Ю.Г. Нейтринная физика: год угла смешивания \theta_{13}, Природа, №11, 2012
  6. http://www.femto.com.ua/articles/part_2/2430.html
  7. MiniBooNE
  8. [http://en.wikipedia.org/wiki/Liquid Scintillator Neutrino Detector LSND
  9. Физик Дмитрий Казаков о частице с нулевым электрическим зарядом, нейтринных осцилляциях и темной материи, 04.07.2013

Արտաքին հղումներ[խմբագրել]