Oscilace neutrin

Oscilace neutrin  jsou přeměny neutrina ( elektron , mion nebo taon ) na neutrino jiného druhu ( generace ) nebo na antineutrino . Teorie předpovídá existenci zákona periodické změny pravděpodobnosti detekce částice určitého typu v závislosti na době, která uplynula od vytvoření částice .

Myšlenku oscilací neutrin poprvé předložil sovětsko-italský fyzik Bruno Pontecorvo v roce 1957 [1] .

Takaaki Kajita a Arthur McDonald obdrželi v roce 2015 Nobelovu cenu za fyziku za experimentální potvrzení oscilací neutrin [2] [3] [4] .

Přítomnost oscilací neutrin je důležitá pro řešení problému slunečních neutrin .

Oscilace ve vakuu

Předpokládá se, že takové přeměny jsou důsledkem přítomnosti hmoty neutrin nebo (v případě přeměn neutrino↔antineutrina) nezachování náboje leptonu při vysokých energiích .

Standardní model ve své původní verzi nepopisuje hmotnosti neutrin a jejich oscilace, ale lze je do této teorie zahrnout s relativně malou modifikací - zahrnutím hmotnostního členu a PMNS směšovací matice neutrin do obecného Lagrangianu .

Vakuové oscilace objevené pro atmosférická, reaktorová a urychlovací neutrina . Pro sluneční neutrina mohou být vakuové oscilace subdominantním procesem, ale zatím u nich nebyla existence tohoto typu oscilací na rozdíl od oscilací ve hmotě potvrzena (Micheev-Smirnov-Wolfensteinův efekt, viz níže).

Pokud je hmotnost neutrin rovna nule (a její hodnota je stále neznámá) nebo jsou hmotnosti všech typů neutrin stejné, pak by k takovému procesu teoreticky nemělo dojít.

Kmity v hmotě

Oscilace neutrin ve hmotě jsou způsobeny tím, že neutrino má v prostředí efektivní hmotnost , která není nulová , bez ohledu na to, zda má neutrino hmotnost. Takové oscilace se prudce zvyšují, když se paprsek neutrin pohybuje v látce s plynule se měnící hustotou v okamžiku, kdy se efektivní hmotnosti dvou typů neutrin přiblíží k sobě (to také vyžaduje, aby různé typy neutrin interagovaly s hmotou odlišně, tzn. , že efektivní potenciály neutrin v prostředí závisely na hustotě prostředí různými způsoby). Tento efekt se nazývá Mikheev-Smirnov-Wolfensteinův jev a je považován za hlavní důvod experimentálně zjištěného nedostatku elektronových neutrin v toku neutrin ze Slunce.

Experimenty

Oscilace byly pozorovány pro:

• sluneční neutrina ( Davisův chlor-argonový experiment , SAGE , GALLEX / GNO gallium-germaniové experimenty , Kamiokande a SNO voda - Čerenkovovy experimenty ), scintilační experiment BOREXINO ;
• atmosférická neutrina (Kamiokande, IMB ), vznikající interakcí kosmického záření s jádry atomů atmosférických plynů v atmosféře ;
• reaktorová antineutrina ( scintilační experiment KamLAND [5] , Daya Bay [6] , Double Chooz , RENO );
• urychlovací neutrina ( experiment K2K ( angl.  KEK To Kamioka ) pozorovala pokles počtu mionových neutrin po ujetí 250 km v tloušťce hmoty [7] , experiment OPERA objevil v roce 2010 oscilace mionových neutrin na tau neutrina s tzv. následné zrození tau leptonů , T2K ( anglicky  Tokai to Kamioka ), MINOS );

Oscilace s transformací mionových neutrin, ale i antineutrin na elektronická, jsou v současné době zkoumány v experimentu MiniBooNE , nastaveném v podmínkách experimentu LSND . Předběžné výsledky experimentu mohou naznačovat rozdíl v oscilacích neutrin a antineutrin [8] [9] [10] .

Viz také

• Matrix Pontecorvo - Maki - Nakagawa - Sakata
• Seznam experimentů ve fyzice neutrin
• Oscilace neutrálních kaonů
• Oscilace mezonů B
• Neutrinová astronomie

Poznámky

1. ↑ B. Pontecorvo . Mesonium a antimesonium. Journal of Experimental and Theoretical Physics, V.33, C.549-551 (1957)
2. ↑ "Pro teorii - Lenin, pro experiment - Nobelova archivní kopie z 6. října 2015 na Wayback Machine // Gazeta.Ru
3. ↑ Prvky - vědecké novinky: Nobelova cena za fyziku - 2015 . Získáno 9. října 2015. Archivováno z originálu 11. října 2015. (neurčitý)
4. ↑ Alexej Poniatov. "Vlkodlaci" mikrosvěta  // Věda a život . - 2015. - č. 11 . - S. 12-17 . (Ruština)
5. ↑ KamLAND - Japonsko , 200 km od zářiče (reaktoru) k detektoru
6. ↑ Archivovaná kopie (odkaz není dostupný) . Získáno 13. února 2014. Archivováno z originálu 22. února 2014. (neurčitý) 
7. ↑ Místo experimentu K2K – experiment oscilace neutrin s dlouhou základní linií, od KEK po Kamioku. . Získáno 5. července 2010. Archivováno z originálu 18. února 2020. (neurčitý)
8. ↑ Výsledky MiniBooNE naznačují, že antineutrina jednají jinak // FremiLab Today, 06/10/2010 . Získáno 10. dubna 2011. Archivováno z originálu 11. listopadu 2010. (neurčitý)
9. ↑ A. A. Aguilar-Arevalo a kol. ( spolupráce MiniBooNE ). Nevysvětlitelný nadbytek událostí podobných elektronu z paprsku neutrina 1 GeV  (anglicky)  // Phys.Rev.Lett.. - 2009. - Vol. 102 . — S. 101802 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.102.101802 .
10. ↑ A. A. Aguilar-Arevalo a kol. (spolupráce MiniBooNE). Event Excess v MiniBooNE Search for Oscillations  (anglicky)  // Phys.Rev.Lett.. - 2010. - Vol. 105 . — S. 181801 . - doi : 10.1103/PhysRevLett.105.181801 .

Literatura

• Materiály o fyzice neutrin na stránkách SINP MSU
• S. M. Bilenky. Hmoty, míchání a oscilace neutrin  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2003. - T. 173 , vydání. 11 . - S. 1171-1186 . - doi : 10.3367/UFNr.0173.200311b.1171 . (Ruština)
• S.S. Gershtein, E.P. Kuzněcov, V.A. Rjabov. Povaha hmoty neutrin a oscilace neutrin  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Ruská akademie věd , 1997. - T. 167 , no. 8 . — S. 811-848 . - doi : 10.3367/UFNr.0167.199708b.0811 . (Ruština)
• Yu. G. Kudenko . Zkoumání oscilací neutrin v experimentech na urychlovači s dlouhou základní linií  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2011. - T. 181 , no. 6 . - S. 569-594 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201106a.0569 . (Ruština)
• Yu. G. Kudenko . Pozorování oscilací mionových neutrin na elektronová v experimentu T2K  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2013. - T. 183 , no. 11 . - S. 1225-1230 . - doi : 10.3367/UFNr.0183.201311d.1225 . (Ruština)
• Jurij Kudenko . Objev nového typu oscilace neutrin . elementy.ru , "Trinity option" č. 13 (82) (5. července 2011). Staženo 18. ledna 2013. (neurčitý)
  • Yu. G. Kudenko . Oscilace neutrin: nedávné výsledky a bezprostřední vyhlídky  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2018. - T. 188 , no. 8 . — S. 821–830 . - doi : 10.3367/UFNr.2017.12.038271 . (Ruština)
• JE. Zuckerman. Oscilace neutrin a SRT  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Ruská akademie věd , 2005. - T. 175 , no. 8 . — S. 863–879 . - doi : 10.3367/UFNr.0175.200508e.0863 . (Ruština)
• G. Bellini, L. Ludhová, G. Ranucci, FL Villante. Oscilace neutrin  . - 2013. - arXiv : 1310,7858 .

Slovníky a encyklopedie	Velký Rus