Нейтрына

Нейтры́на (італ.: neutrino — нейтрончык, памяншальнае ад neutrone — нейтрон) — незараджаная элементарная часціца з групы лептонаў. Мае спін 1/2 і масу, намнога меншую за масу электрона. Па статыстычных уласцівасцях адносіцца да ферміёнаў.

сімвал	νe νμ ντ
маса	меншая за 0,28 эВ, але не нулявая ва ўсіх водараў (νe, νμ, ντ)
лік відаў	3
статыстыка	ферміёны
група	лептоны
пакаленне	1 (νe) 2 (νμ) 3 (ντ)
узаемадзеянне	слабае, гравітацыйнае
квантавыя лікі
электрычны зарад	0
спін	½
Іншыя ўласцівасці і звесткі
час жыцця	стабільныя
каналы распаду	няма
састаў часціцы	элементарная

Удзельнічае ў слабых і гравітацыйных узаемадзеяннях, з-за вельмі малой масы слаба ўзаемадзейнічае з рэчывам, характарызуецца вялікай пранікальнай здольнасцю, напрыклад, свабодна праходзіць праз Зямлю і Сонца. Так, нейтрына з энергіяй парадку 3—10 МэВ маюць у вадзе даўжыню свабоднага прабегу парадку 10¹⁸ м (каля 100 св. гадоў)^[1]. Таксама вядома, што кожную секунду праз пляцоўку на Зямлі ў 1 см² праходзіць каля 6×10¹⁰ нейтрына, выпушчаных Сонцам^[2]. Аднак ніякага ўздзеяння, напрыклад, на цела чалавека яны не аказваюць. У той жа час нейтрына высокіх энергій паспяхова выяўляюцца па іх узаемадзеянні з мішэнямі^[1].

Такаакі Кадзіта і Артур Мак-Дональд атрымалі Нобелеўскую прэмію па фізіцы 2015 года «за адкрыццё нейтрынных асцыляцый, якія паказваюць, што нейтрына маюць масу»^[3].

Віды і ўласцівасці

Гл. таксама: Нейтрынныя асцыляцыі

Вядома 3 тыпы нейтрына: электроннае нейтрына ν_e, мюоннае нейтрына ν_μ, таоннае нейтрына ν_τ і адпаведныя ім антычасціцы ν_e, ν_μ і ν_τ (звесткі аб ν_τ і ν_τ ускосныя і магчыма, што ν_τ = ν_τ).

Кожны з тыпаў нейтрына пры ўзаемадзеянні з іншымі часціцамі можа пераўтварыцца ў адпаведны зараджаны лептон. Існуюць эксперыментальныя пацвярджэнні нейтрынных асцыляцый^[4] — пераўтварэнняў аднаго тыпу нейтрына ў другі (прапанавана Б. М. Пантэкорва ў 1957). У сваю чаргу, нейтрынныя асцыляцыі сведчаць аб тым, што нейтрына маюць ненулявыя масы спакою, і лептонныя зарады не захоўваюцца^[5].

Існуюць тэарэтычныя перадумовы, якія прадказваюць існаванне чацвёртага тыпу нейтрына — стэрыльнага нейтрына^[en]. Адназначнага эксперыментальнага пацвярджэння іх існавання (напрыклад у праектах MiniBooNE^[en], LSND^[en]) пакуль няма^[6].

Невядома, ці з’яўляецца нейтрына антычасціцай самой сабе (гл. маяранаўскі ферміён^[ru])^[6][7].

Невядома, ці парушаецца CP-інварыянтнасць пры нейтрынных асцыляцыях^[6].

Маса

Нейтрына маюць ненулявую масу, але гэтая маса вельмі малая. Верхняя эксперыментальная ацэнка сумы мас усіх тыпаў нейтрына складае ўсяго 0,28 эВ^[8][9]. Розніца квадратаў мас нейтрына розных пакаленняў, атрыманая з асцыляцыйных эксперыментаў, не перавышае 2,7⋅10-3 эВ².

Інфармацыя аб дакладным значэнні масы нейтрына важная для тлумачэння феномена схаванай масы^[ru] ў касмалогіі, бо, нягледзячы на яе малую велічыню, магчыма, канцэнтрацыя нейтрына ў Сусвеце дастаткова высокая, каб істотна паўплываць на сярэднюю шчыльнасць.

Гісторыя адкрыцця

Існаванне электроннага нейтрына было прадказана В. Паўлі (1930—1933) на падставе законаў захавання энергіі і імпульсу ў рэакцыях β-распаду.

Эксперыментальна ν_e было зарэгістравана амерыканскімі фізікамі Ф. Рэйнесам і К. Коўэнам^[en] у 1953—1956 гадах.

Крыніцы нейтрына

Выпрамяняюцца нейтрына пры пераўтварэннях атамных ядраў (β-распадзе, захопе электронаў і мюонаў^[en]), распадах элементарных часціц і інш. Працэсы, якія вядуць да ўтварэння нейтрына, адбываюцца ў рэчыве Зямлі і яе атмасферы за кошт касмічнага выпрамянення, у нетрах Сонца, зорак і інш. (гл. нейтрынная астраномія, нейтрынная астрафізіка). Штучна нейтрына атрымліваюць з дапамогай магутных ядзерных выпрамяняльнікаў, ядзерных рэактараў, паскаральнікаў зараджаных часціц.

Гл. таксама

• Бэта-распад
• Нейтрынныя асцыляцыі
• Нейтрыннае ахалоджванне^[ru]
• Схаваная маса^[ru]
• Спіс эксперыментаў у фізіцы нейтрына^[en]

Зноскі

1. Нейтрино // Физическая энциклопедия.
2. Наше Солнце
3. Заколебали. Почему за превращения нейтрино присудили Нобелевскую премию по физике // Наука и техника. Лента.ру. 6 октября 2015.
4. Куденко Ю. Обнаружение нового типа осцилляций нейтрино // «Троицкий вариант — Наука» № 13 (82), 5 июля 2011 года.
5. Bilenky, S. (2016). "Neutrino oscillations: From a historical perspective to the present status". Nuclear Physics B. 908: 2–13. arXiv:1602.00170. Bibcode:2016NuPhB.908....2B. doi:10.1016/j.nuclphysb.2016.01.025. ISSN 0550-3213.
6. Куденко Ю. Г. Нейтрино — ключ к загадкам Вселенной? (рус.) // Природа. — Наука, 2017. — № 6. — С. 3—11.
7. Физик Дмитрий Казаков о частице с нулевым электрическим зарядом, нейтринных осцилляциях и темной материи, 04.07.2013
8. Shaun A. Thomas, Filipe B. Abdalla, and Ofer Lahav. Upper Bound of 0.28 eV on Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey(недаступная спасылка) (англ.) // Phys. Rev. Lett.. — 2010. — Vol. 105, iss. 3. — P. 031301.
9. Астрономы получили самую точную оценку массы «частицы-призрака». РИА Новости (22 июня 2010)

Літаратура

• Нейтрына // Беларуская энцыклапедыя: У 18 т. Т. 11: Мугір — Паліклініка / Рэдкал.: Г. П. Пашкоў і інш. — Мн. : БелЭн, 2000. — Т. 11. С. 277.
• Нейтрино / М. Ю. Хлопов // Физика космоса: Маленькая энциклопедия / Редкол.: Р. А. Сюняев (Гл. ред.) и др. — 2-е изд. — М. : Советская энциклопедия, 1986.
• Нейтрино // Физическая энциклопедия.
• Марков М. А. Нейтрино. М., 1964.
• Понтекорво Б. М. Нейтрино. М., 1966.
• Рекало М. П. Нейтрино. Киев, 1986.
• Bilenky S. Introduction to the Physics of Massive and Mixed Neutrinos(англ.) // Lecture Notes in Physics. — 2010. — Т. 817. — DOI:10.1007/978-3-642-14043-3

Спасылкі

• Покровский В. Большой праздник на улице «маленького нейтрона» // Наука и техника, «Лента.ру». (руск.)
• Левин А. Частица-призрак: нейтрино // «Популярная механика» № 3, 2010. (руск.)