Oscilații ale neutrinilor

Oscilațiile neutrinului  sunt transformările unui neutrin ( electron , muon sau taon ) într-un neutrin de alt fel ( generație ) sau într-un antineutrin . Teoria prezice existența unei legi a modificării periodice a probabilității de detectare a unei particule de un anumit tip, în funcție de timpul scurs de la crearea particulei .

Ideea oscilațiilor neutrinilor a fost prezentată pentru prima dată de fizicianul sovietic-italian Bruno Pontecorvo în 1957 [1] .

Takaaki Kajita și Arthur McDonald au primit în 2015 Premiul Nobel pentru Fizică pentru confirmarea lor experimentală a oscilațiilor neutrinilor [2] [3] [4] .

Prezența oscilațiilor neutrinilor este importantă pentru rezolvarea problemei neutrinilor solari .

Oscilații în vid

Se presupune că astfel de transformări sunt o consecință a prezenței unei mase de neutrini sau (în cazul transformărilor neutrino↔antineutrino) a neconservarii sarcinii leptonilor la energii mari .

Modelul standard în versiunea sa originală nu descrie masele de neutrini și oscilațiile acestora, dar ele pot fi incluse în această teorie cu o modificare relativ mică - includerea termenului de masă și a matricei de amestecare PMNS a neutrinilor în Lagrangianul general.

S-au descoperit oscilații în vid pentru neutrinii atmosferici, reactori și acceleratori . Pentru neutrinii solari, oscilațiile în vid pot fi un proces subdominant, dar până acum nu a fost confirmată existența acestui tip de oscilații pentru ei, spre deosebire de oscilațiile din materie (efectul Mikheev-Smirnov-Wolfenstein, vezi mai jos).

Dacă masa neutrinului este egală cu zero (și valoarea sa este încă necunoscută) sau masele tuturor tipurilor de neutrini sunt egale, atunci un astfel de proces, teoretic, nu ar trebui să aibă loc.

Oscilații în materie

Oscilațiile neutrinului în materie se datorează faptului că neutrinul are o masă efectivă în mediu, care nu este zero , indiferent dacă neutrinul are o masă. Astfel de oscilații cresc brusc atunci când un fascicul de neutrini se mișcă într-o substanță cu o densitate care variază ușor în momentul în care masele efective a două tipuri de neutrini devin apropiate una de alta (aceasta necesită, de asemenea, ca diferitele tipuri de neutrini să interacționeze diferit cu materia, adică , că potențialele efective de neutrini din mediu depind de densitatea mediului în diferite moduri). Acest efect se numește efectul Mikheev-Smirnov-Wolfenstein și este considerat principalul motiv pentru lipsa de neutrini de electroni descoperită experimental în fluxul de neutrini de la Soare.

Experimente

S-au observat oscilații pentru:

• neutrini solari ( experiment Davis clor-argon , experimente SAGE , GALLEX / GNO galiu-germaniu , experimente Kamiokande și SNO apă - Cherenkov ), experiment de scintilație BOREXINO ;
• neutrini atmosferici (Kamiokande, IMB ), care provin din interacțiunea razelor cosmice cu nucleele atomilor gazelor atmosferice din atmosferă ;
• reactor antineutrini ( experiment de scintilație KamLAND [5] , Daya Bay [6] , Double Chooz , RENO );
• neutrini acceleratori ( experimentul K2K ( ing.  KEK To Kamioka ) a observat o scădere a numărului de neutrini muoni după ce au trecut 250 km în grosimea materiei [7] , experimentul OPERA a descoperit în 2010 oscilații ale neutrinilor muoni în neutrini tau cu nașterea ulterioară a leptonilor tau , T2K ( în engleză  Tokai la Kamioka ), MINOS );

Oscilațiile cu transformarea neutrinilor muonici, precum și a antineutrinilor, în cei electronici sunt în prezent investigate în experimentul MiniBooNE , realizat în condițiile experimentului LSND . Rezultatele preliminare ale experimentului pot indica o diferență între oscilațiile neutrino și antineutrino [8] [9] [10] .

Vezi și

• Matrix Pontecorvo - Maki - Nakagawa - Sakata
• Lista experimentelor în fizica neutrinilor
• Oscilații ale kaonilor neutri
• Oscilațiile mezonilor B
• Astronomie cu neutrini

Note

1. ↑ B. Pontecorvo . Mezonium și antimezoniu. Journal of Experimental and Theoretical Physics, V.33, C.549-551 (1957)
2. ↑ „Pentru teorie – Lenin, pentru experiment – ​​Copie de arhivă Nobel din 6 octombrie 2015 la Wayback Machine // Gazeta.Ru
3. ↑ Elemente - știri științifice: Premiul Nobel pentru Fizică - 2015 . Consultat la 9 octombrie 2015. Arhivat din original pe 11 octombrie 2015. (nedefinit)
4. ↑ Alexei Poniatov. „Vârcolacii” microlumii  // Știință și viață . - 2015. - Nr. 11 . - S. 12-17 . (Rusă)
5. ↑ KamLAND - Japonia , 200 km de la emițător (reactor) la detector
6. ↑ Copie arhivată (link nu este disponibil) . Consultat la 13 februarie 2014. Arhivat din original pe 22 februarie 2014. (nedefinit) 
7. ↑ Locul experimentului K2K - Experiment de oscilație a neutrinului de la Linia de referință lungă, de la KEK la Kamioka. . Consultat la 5 iulie 2010. Arhivat din original pe 18 februarie 2020. (nedefinit)
8. ↑ Rezultatele MiniBooNE sugerează că antineutrinii acționează diferit // FremiLab Today, 06/10/2010 . Consultat la 10 aprilie 2011. Arhivat din original pe 11 noiembrie 2010. (nedefinit)
9. ↑ A.A.Aguilar-Arevalo și colab. ( Colaborare MiniBooNE ). Excesul inexplicabil de evenimente asemănătoare electronilor dintr-un fascicul de neutrini de 1 GeV  (engleză)  // Phys.Rev.Lett.. - 2009. - Vol. 102 . — P. 101802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.101802 .
10. ↑ A.A.Aguilar-Arevalo și colab. (Colaborare MiniBooNE). Excesul de evenimente în MiniBooNE Search for Oscillations  (engleză)  // Phys.Rev.Lett.. - 2010. - Vol. 105 . — P. 181801 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.105.181801 .

Literatură

• Materiale despre fizica neutrinilor pe site-ul SINP MSU
• S. M. Bilenky. Masele, amestecarea și oscilațiile neutrinilor  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2003. - T. 173 , numărul. 11 . - S. 1171-1186 . - doi : 10.3367/UFNr.0173.200311b.1171 . (Rusă)
• S.S. Gershtein, E.P. Kuznetsov, V.A. Ryabov. Natura masei neutrinilor și oscilațiilor neutrinilor  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusă de Științe , 1997. - T. 167 , nr. 8 . — S. 811-848 . - doi : 10.3367/UFNr.0167.199708b.0811 . (Rusă)
• Yu. G. Kudenko . Investigarea oscilațiilor neutrinilor în experimente cu accelerator de bază lungă  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2011. - T. 181 , nr. 6 . - S. 569-594 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201106a.0569 . (Rusă)
• Yu. G. Kudenko . Observarea oscilațiilor neutrinilor muoni în neutrini electronici în experimentul T2K  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2013. - T. 183 , nr. 11 . - S. 1225-1230 . - doi : 10.3367/UFNr.0183.201311d.1225 . (Rusă)
• Yuri Kudenko . Descoperirea unui nou tip de oscilație a neutrinilor . elementy.ru , „Opțiunea Trinity” nr. 13 (82) (5 iulie 2011). Preluat la 18 ianuarie 2013. (nedefinit)
  • Yu. G. Kudenko . Oscilații neutrino: rezultate recente și perspective imediate  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2018. - T. 188 , nr. 8 . — S. 821–830 . - doi : 10.3367/UFNr.2017.12.038271 . (Rusă)
• ESTE. Zuckerman. Oscilații neutrino și SRT  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusă de Științe , 2005. - T. 175 , nr. 8 . — S. 863–879 . - doi : 10.3367/UFNr.0175.200508e.0863 . (Rusă)
• G. Bellini, L. Ludhova, G. Ranucci, FL Villante. Oscilații neutrino  . - 2013. - arXiv : 1310,7858 .

Dicționare și enciclopedii	Rusă mare