Электронное нейтрино

Электронное нейтрино
Состав	Элементарная частица
Статистика	фермионный
Семья	Лептон
Поколение	Первый
Взаимодействия	Слабый , Гравитация
Символ	; н ; и
Античастица	Электронное антинейтрино ( ; н ; д )
Теоретический	Вольфганг Паули (1930)
Обнаруженный	Клайд Коуэн , Фредерик Райнс (1956)
Масса	Маленький, но ненулевой. См. массу нейтрино .
Электрический заряд	0 и
Цветовой заряд	Нет
Вращаться	1/2 часа
Слабый изоспин	1 / 2
Слабый гиперзаряд	−1
Хиральность	левосторонние (о правосторонних нейтрино см. стерильное нейтрино )

Электронное нейтрино ( $н д$ ) — элементарная частица , имеющая нулевой заряд и спин электрический 1 ⁄ 2 . Вместе с электроном он образует первое поколение лептонов , отсюда и название электронное нейтрино . Впервые гипотеза о ней была выдвинута Вольфгангом Паули в 1930 году для объяснения недостающего импульса и недостающей энергии при бета-распаде , и была открыта в 1956 году группой под руководством Клайда Коуэна и Фредерика Райнса (см. Нейтринный эксперимент Коуэна-Рейнса ). ^[1]

Предложение [ править ]

В начале 1900-х годов теории предсказывали, что электроны, образующиеся в результате бета-распада, должны были испускаться с определенной энергией. Однако в 1914 году Джеймс Чедвик показал, что вместо этого электроны испускаются в непрерывном спектре. ^[1]

н ⁰
→
п ⁺
+
и ⁻

Раннее понимание бета-распада

В 1930 году Вольфганг Паули предположил, что необнаруженная частица уносит наблюдаемую разницу между энергией , импульсом и угловым моментом начальной и конечной частиц. ^[а]^[2]

н 0 \to п + + и - + н 0 и

Версия бета-распада Паули

Письмо Паули [ править ]

4 декабря 1930 года Паули написал письмо в Физический институт Федерального технологического института в Цюрихе , в котором предложил электронный «нейтрон» [нейтрино] в качестве потенциального решения проблемы непрерывного спектра бета-распада. Переведенный отрывок из его письма гласит: ^[1]

Уважаемые радиоактивные дамы и господа!
Как точнее объяснит носитель этих строк [...], учитывая «ложную» статистику ядер N-14 и Li-6 , а также непрерывный β -спектр, я наткнулся на отчаянное средство спасения «теорема обмена» статистики и теорема об энергии. А именно, [существует] возможность того, что в ядрах могут существовать электрически нейтральные частицы, которые я хочу назвать нейтронами. ^[б] которые имеют вращение 1/2 принципу , и подчиняются исключения , а также отличаются от квантов света тем, что не движутся со скоростью света: Масса нейтрона должна быть того же порядка, что и масса электрона, и, во всяком случае не более 0,01 массы протона. Тогда непрерывный β -спектр станет понятен, если предположить, что при β- распаде нейтрон испускается вместе с электроном, так что сумма энергий нейтрона и электрона постоянна.
[...]
Но я не чувствую себя достаточно уверенно, чтобы публиковать что-либо об этой идее, поэтому сначала уверенно обращаюсь к вам, дорогие радиоактивные вещества, с вопросом о ситуации с экспериментальным доказательством такого нейтрона, если он примерно в 10 раз превышает проникающая способность γ- лучей .
Я признаю, что мое лекарство может иметь небольшую априорную вероятность, поскольку нейтроны, если они существуют, вероятно, уже давно были бы обнаружены. Однако выиграть могут только те, кто делает ставку, и серьезность ситуации с непрерывным β -спектром можно прояснить из высказывания моего уважаемого предшественника на посту г-на Дебая : [...] « Лучше всего не делать этого ». вообще подумайте об этом, например о новых налогах ». [...] Итак, дорогие радиоактивные вещества, проверьте это и исправьте. [...]
С большим приветом Вам, а также г-ну Бэку ,
Ваш преданный слуга,
В. Паула

Переведенную перепечатку полного письма можно найти в сентябрьском выпуске журнала Physics Today за 1978 год . ^[3]

Открытие [ править ]

Электронное нейтрино было открыто Клайдом Коуэном и Фредериком Рейнсом в 1956 году. ^[1]

Имя [ править ]

Первоначально Паули назвал предложенную им легкую частицу нейтроном . Когда Джеймс Чедвик в 1932 году открыл гораздо более массивную ядерную частицу и назвал ее нейтроном , у двух частиц осталось одно и то же имя. Энрико Ферми , разработавший теорию бета-распада , в 1934 году ввёл термин нейтрино (его в шутку придумал Эдоардо Амальди во время разговора с Ферми в Институте физики Виа Панисперна в Риме, чтобы отличить эту легкую нейтральную частицу от нейтрон Чедвика), чтобы разрешить путаницу. Это была игра слов на нейтроне , итальянском эквиваленте нейтрона : окончание -единица может быть дополнительным в итальянском языке , поэтому нейтроне можно было прочитать как «большая нейтральная вещь»; -ino заменяет увеличивающий суффикс на уменьшительный . ^[4]

После предсказания и открытия второго нейтрино стало важно различать разные типы нейтрино. Нейтрино Паули теперь идентифицируется как электронное нейтрино , а второе нейтрино идентифицируется как мюонное нейтрино .

Электронное антинейтрино [ править ]

Электронное нейтрино имеет соответствующую античастицу — электронное антинейтрино ( $н д$ ), которое отличается лишь тем, что некоторые его свойства имеют равную величину, но противоположный знак . Один из главных открытых вопросов в физике элементарных частиц заключается в том, являются ли нейтрино и антинейтрино одной и той же частицей. Если да, то они будут майорановскими фермионами , а если нет, то они будут фермионами Дирака . Они образуются при бета-распаде и других типах слабых взаимодействий .

Примечания [ править ]

^ Нильс Бор был категорически против такой интерпретации бета-распада и был готов признать, что энергия, импульс и угловой момент не являются сохраняющимися величинами.
^ Паули означает то, что позже было названо «нейтрино». См. § Имя выше.

См. также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Эксперименты Райнса-Коуэна: обнаружение полтергейста» (PDF) . Лос-Аламосская наука . 25 :3. 1997 . Проверено 10 февраля 2010 г.
^ К. Риссельманн (2007). «Журнал: изобретение нейтрино» . Журнал «Симметрия» . 4 (2). Архивировано из оригинала 31 мая 2009 г.
^ Браун, LM (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23–28. Бибкод : 1978PhT....31i..23B . дои : 10.1063/1.2995181 .
^ МФ Л'Аннунциата (2007). Радиоактивность . Эльзевир . п. 100. ИСБН 978-0-444-52715-8 .

Дальнейшее чтение [ править ]

Ф. Рейнс; К. Л. Коуэн младший (1956). «Нейтрино». Природа . 178 (4531): 446. Бибкод : 1956Natur.178..446R . дои : 10.1038/178446a0 . S2CID 4293703 .
К.Л. Коуэн-младший; Ф. Рейнс; Ф. Б. Харрисон; Х.В. Крузе; А. Д. Макгуайр (1956). «Обнаружение свободного нейтрино: подтверждение». Наука . 124 (3212): 103–4. Бибкод : 1956Sci...124..103C . дои : 10.1126/science.124.3212.103 . ПМИД 17796274 .

[2] Нильс Бор был категорически против такой интерпретации бета-распада и был готов признать, что энергия, импульс и угловой момент не являются сохраняющимися величинами.

[4] Паули означает то, что позже было названо «нейтрино». См. § Имя выше.

[LAS-1] Jump up to: Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д «Эксперименты Райнса-Коуэна: обнаружение полтергейста» (PDF) . Лос-Аламосская наука . 25 :3. 1997 . Проверено 10 февраля 2010 г.

[3] К. Риссельманн (2007). «Журнал: изобретение нейтрино» . Журнал «Симметрия» . 4 (2). Архивировано из оригинала 31 мая 2009 г.

[5] Браун, LM (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23–28. Бибкод : 1978PhT....31i..23B . дои : 10.1063/1.2995181 .

[6] МФ Л'Аннунциата (2007). Радиоактивность . Эльзевир . п. 100. ИСБН 978-0-444-52715-8 .

[1]

[а]

[2]

[б]

[3]

[4]