A neutrino yog ib qho me me uas zoo ib yam li electron, tab sis tsis muaj hluav taws xob. Nws muaj qhov loj me me, uas tej zaum yuav yog xoom. Qhov ceev ntawm neutrino kuj nyob ntawm qhov loj. Qhov sib txawv ntawm lub sij hawm tuaj txog ntawm cov particle thiab lub teeb yog 0.0006% (± 0.0012%). Xyoo 2011, thaum lub sijhawm OPERA sim, nws tau pom tias qhov ceev ntawm neutrinos tshaj qhov ceev ntawm lub teeb, tab sis kev ywj pheej tsis tau lees paub qhov no.
Qhov tsis pom tseeb
Nov yog ib qho ntawm cov khoom siv tshaj plaws hauv ntiaj teb. Txij li thaum nws cuam tshuam me ntsis nrog cov teeb meem, nws yog qhov nyuaj heev los txheeb xyuas. Electrons thiab neutrinos tsis koom nrog hauv kev sib cuam tshuam nuclear, tab sis sib npaug koom nrog cov tsis muaj zog. Cov khoom nrog cov khoom no hu ua lepton. Ntxiv rau cov hluav taws xob (thiab nws cov tshuaj tiv thaiv, cov positron), cov leptons suav nrog muon (200 electron masses), tau (3500 electron masses), thiab lawv cov antiparticles. Lawv hu ua li no: electron-, muon- thiab tau-neutrinos. Lawv txhua tus muaj cov khoom siv tiv thaiv hu ua antineutrino.
Muon thiab tau, zoo li ib qho hluav taws xob, muaj cov khoom nrog lawv. Cov no yog muon thiab tau neutrinos. Peb hom particle sib txawv ntawm ib leeg. Piv txwv li, thaum muon neutrinos cuam tshuam nrog lub hom phiaj, lawv ib txwm tsim muons, yeej tsis tau lossis electrons. Hauv kev sib cuam tshuam ntawm cov khoom, txawm hais tias electrons thiab electron-neutrinos tuaj yeem tsim thiab rhuav tshem, lawv cov lej tseem tsis hloov pauv. Qhov tseeb no ua rau kev faib cov lepton rau hauv peb hom, txhua tus uas muaj lepton them thiab ib qho nrog neutrino.
Cov ntsuas ntsuas loj heev thiab tsis tshua muaj siab yuav tsum tau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau nws Feem ntau, lub zog qis neutrinos yuav mus ntau lub teeb xyoo ua ntej cuam tshuam nrog teeb meem. Yog li ntawd, txhua qhov kev sim hauv av nrog lawv vam khom lawv cov feem me me cuam tshuam nrog cov kaw lus ntawm qhov tsim nyog. Piv txwv li, ntawm Sudbury Neutrino Observatory, muaj 1000 tons ntawm cov dej hnyav, txog 1012 hnub ci neutrinos ib ob dhau los ntawm lub tshuab ntes. Thiab tsuas pom 30 ib hnub xwb.
Discovery keeb kwm
Wolfgang Pauli thawj zaug tshaj tawm qhov muaj nyob ntawm cov khoom hauv xyoo 1930. Ib qho teeb meem tshwm sim thaum lub sijhawm vim nws zoo li lub zog thiab lub zog ntawm lub kaum sab xis tsis tau khaws cia hauv beta lwj. Tab sis Pauli tau sau tseg tias yog tias tsis muaj kev sib cuam tshuam nruab nrab ntawm neutrino particle raug tso tawm, ces txoj cai ntawm kev txuag hluav taws xob yuav raug soj ntsuam. Tus kws kho mob Italian Enrico Fermi tau tsim txoj kev xav ntawm beta lwj hauv xyoo 1934 thiab muab cov khoom nws lub npe.
Txawm hais tias txhua qhov kev kwv yees, rau 20 xyoo neutrinos tsis tuaj yeem kuaj pom kev sim vim nws tsis muaj zog cuam tshuam nrog teeb meem. Vim hais tias cov khoom tsis yog hluav taws xobthem, lawv tsis cuam tshuam los ntawm electromagnetic rog, thiab, yog li ntawd, lawv tsis ua ionization ntawm teeb meem. Tsis tas li ntawd, lawv cuam tshuam nrog teeb meem tsuas yog los ntawm kev cuam tshuam tsis muaj zog ntawm lub zog tsis txaus ntseeg. Yog li ntawd, lawv yog cov feem ntau nkag mus rau subatomic hais, muaj peev xwm dhau los ntawm ib tug loj tus naj npawb ntawm atoms yam tsis muaj kev cuam tshuam. Tsuas yog 1 ntawm 10 billion ntawm cov khoom no, taug kev los ntawm qhov deb sib npaug ntawm txoj kab uas hla ntawm lub ntiaj teb, reacts nrog proton lossis neutron.
Thaum kawg, xyoo 1956, ib pab pawg kws kho mob Asmeskas coj los ntawm Frederick Reines tshaj tawm qhov kev tshawb pom ntawm electron-antineutrino. Hauv nws qhov kev sim, antineutrinos tawm los ntawm lub tshuab hluav taws xob nuclear cuam tshuam nrog protons los tsim neutrons thiab positrons. Cov cim tshwj xeeb (thiab tsis tshua muaj) lub zog kos npe ntawm cov khoom siv tshiab kawg no muab pov thawj rau qhov muaj nyob ntawm cov khoom.
Qhov kev tshawb pom ntawm them muon lepton tau los ua qhov pib rau qhov kev txheeb xyuas tom ntej ntawm hom thib ob ntawm neutrino - muon. Lawv qhov kev txheeb xyuas tau ua tiav hauv xyoo 1962 raws li cov txiaj ntsig ntawm kev sim hauv cov khoom siv accelerator. High-zog muonic neutrinos tau tsim los ntawm kev lwj ntawm pi-mesons thiab xa mus rau lub detector nyob rau hauv xws li ib txoj kev uas lawv cov kev cuam tshuam nrog cov teeb meem yuav kawm tau. Txawm hais tias lawv tsis yog reactive, zoo li lwm yam ntawm cov khoom no, nws tau pom tias nyob rau lub sijhawm tsis tshua muaj thaum lawv hnov mob nrog protons lossis neutrons, muon-neutrinos tsim muons, tab sis yeej tsis electrons. Nyob rau hauv 1998, American physicists Leon Lederman, Melvin Schwartz thiab Jack Steinbergertau txais Nobel nqi zog hauv Physics rau kev txheeb xyuas ntawm muon-neutrino.
Nyob rau hauv nruab nrab-1970s, neutrino physics tau ntxiv nrog lwm hom kev them nyiaj leptons - tau. Cov tau neutrino thiab tau antineutrino tau tshwm sim los cuam tshuam nrog qhov thib peb them lepton. Xyoo 2000, physicists ntawm National Accelerator Laboratory. Enrico Fermi tau tshaj tawm thawj qhov kev sim ua pov thawj rau qhov muaj nyob ntawm cov khoom no.
mass
Txhua hom neutrinos muaj qhov loj uas tsawg dua li ntawm lawv cov nqi sib tw. Piv txwv li, cov kev sim qhia tau hais tias cov khoom siv hluav taws xob-neutrino yuav tsum tsawg dua 0.002% ntawm cov khoom siv hluav taws xob thiab qhov sib npaug ntawm cov pawg ntawm peb hom yuav tsum tsawg dua 0.48 eV. Tau ntau xyoo nws zoo li tias qhov loj ntawm ib qho yog xoom, txawm hais tias tsis muaj pov thawj ntseeg tias vim li cas qhov no yuav tsum yog li ntawd. Tom qab ntawd, xyoo 2002, Sudbury Neutrino Observatory tau muab thawj cov pov thawj ncaj qha uas cov hluav taws xob-neutrinos tawm los ntawm cov tshuaj tiv thaiv nuclear nyob rau hauv lub hnub lub ntsiab hloov hom thaum lawv taug kev los ntawm nws. Xws li "oscillations" ntawm neutrinos tuaj yeem ua tau yog tias ib lossis ntau hom khoom muaj qee qhov me me. Lawv cov kev tshawb fawb txog kev cuam tshuam ntawm cosmic rays nyob rau hauv lub ntiaj teb huab cua kuj qhia tau hais tias muaj huab hwm coj, tab sis ntxiv thwmsim yuav tsum tau txiav txim siab nws ntau yog.
khoom
Natural qhov chaw ntawm neutrinos yog cov xov tooj cua tawg ntawm cov ntsiab lus hauv lub plab hauv lub ntiaj teb, uasIb tug loj kwj ntawm qis-zog electrons-antineutrinos yog emitted. Supernovae kuj yog ib qho tshwm sim feem ntau neutrino, vim tsuas yog cov khoom no tuaj yeem nkag mus rau cov khoom siv superdense uas ua rau lub hnub qub tawg; tsuas yog ib feem me me ntawm lub zog hloov dua siab tshiab rau hauv lub teeb. Kev suav qhia tau hais tias kwv yees li 2% ntawm lub hnub lub zog yog lub zog ntawm neutrinos uas ua rau hauv cov tshuaj tiv thaiv thermonuclear fusion. Nws zoo li feem ntau ntawm cov teeb meem tsaus ntuj hauv lub qab ntuj khwb yog tsim los ntawm neutrinos tsim thaum lub sij hawm Big Bang.
Teeb meem ntawm physics
Cov teb ntsig txog neutrinos thiab astrophysics muaj ntau haiv neeg thiab loj hlob sai. Cov lus nug tam sim no nyiam ntau qhov kev sim thiab theoretical kev siv zog yog raws li hauv qab no:
- Dab tsi yog pawg ntawm cov neutrinos sib txawv?
- Lawv cuam tshuam li cas rau Big Bang cosmology?
- Puas yog lawv oscillate?
- Puas neutrinos ntawm ib hom hloov mus rau lwm yam thaum lawv taug kev los ntawm qhov teeb meem thiab qhov chaw?
- Neutrinos puas txawv ntawm lawv cov tshuaj tiv thaiv?
- hnub qub tawg thiab tsim supernovae li cas?
- Lub luag haujlwm ntawm neutrinos hauv cosmology yog dab tsi?
Ib qho teeb meem ntev ntawm kev txaus siab tshwj xeeb yog qhov teeb meem hu ua hnub ci neutrino. Lub npe no hais txog qhov tseeb tias nyob rau hauv ntau qhov kev sim hauv av tau ua dhau los 30 xyoo dhau los, tsawg dua cov khoom tau pom zoo li qhov xav tau los tsim lub zog tawm ntawm lub hnub. Ib qho ntawm nws txoj kev daws teeb meem yog oscillation, i.e., kev hloov pauv ntawm hluav taws xobneutrinos rau hauv muons los yog tau thaum taug kev mus rau lub ntiaj teb. Txij li nws yog qhov nyuaj dua los ntsuas qhov qis zog muon lossis tau neutrinos, qhov kev hloov pauv no tuaj yeem piav qhia vim li cas peb tsis soj ntsuam cov lej raug ntawm lub ntiaj teb.
Fourth Nobel nqi zog
Xyoo 2015 Nobel nqi zog hauv Physics tau muab tsub rau Takaaki Kajita thiab Arthur McDonald rau lawv qhov kev tshawb pom ntawm neutrino pawg. Qhov no yog qhov khoom plig thib plaub uas cuam tshuam txog kev sim ntsuas ntawm cov khoom no. Qee tus yuav xav tias yog vim li cas peb yuav tsum mob siab rau ib yam dab tsi uas tsis tshua muaj kev cuam tshuam nrog cov teeb meem ib txwm muaj.
Qhov tseeb uas peb tuaj yeem tshawb pom cov khoom tsis zoo no yog qhov ua pov thawj rau tib neeg kev txawj ntse. Txij li cov kev cai ntawm quantum mechanics yog probabilistic, peb paub tias txawm tias yuav luag tag nrho cov neutrinos hla lub ntiaj teb, qee qhov ntawm lawv yuav cuam tshuam nrog nws. Lub detector loj txaus los ntes qhov no.
thawj cov cuab yeej no tau tsim nyob rau hauv lub sixties tob hauv ib lub mine hauv South Dakota. Lub mine tau ntim nrog 400 txhiab liters ntawm cov kua dej ntxuav. Qhov nruab nrab, ib qho neutrino particle txhua hnub cuam tshuam nrog chlorine atom, tig mus rau hauv argon. Qhov tsis txaus ntseeg, Raymond Davis, uas yog tus saib xyuas lub tshuab ntes, tau los nrog txoj hauv kev los kuaj xyuas ob peb lub argon atoms, thiab plaub xyoos tom qab ntawd, hauv 2002, nws tau txais txiaj ntsig Nobel nqi zog rau qhov kev ua haujlwm zoo tshaj plaws.
New Astronomy
Vim tias neutrinos cuam tshuam tsis muaj zog, lawv tuaj yeem taug kev deb heev. Lawv muab sijhawm rau peb saib mus rau qhov chaw uas peb yuav tsis pom. Lub neutrinos davis nrhiav tau yog tsim los ntawm nuclear kev sib tw uas tau ua rau lub hnub, thiab muaj peev xwm khiav mus rau qhov no densible thiab kub cuam tshuam vim tias lawv tsis yooj yim cuam tshuam nrog lwm yam. Nws tseem muaj peev xwm ntes tau lub neutrino ya los ntawm qhov chaw ntawm lub hnub qub tawg dhau ib puas txhiab lub teeb xyoo ntawm lub ntiaj teb.
Ntxiv rau, cov khoom no ua rau nws tuaj yeem soj ntsuam lub qab ntuj khwb ntawm qhov me me, ntau me dua li qhov Loj Hadron Collider hauv Geneva, uas nrhiav tau Higgs boson, tuaj yeem saib mus rau hauv. Nws yog vim li no uas Pawg Neeg Nobel txiav txim siab muab qhov khoom plig Nobel rau kev tshawb pom ntawm lwm hom neutrino.
Ntxhais Ntsuag
Thaum Ray Davis pom lub hnub ci neutrinos, nws pom tsuas yog ib feem peb ntawm tus lej xav tau. Feem ntau physicists ntseeg hais tias yog vim li cas rau qhov no yog ib tug tsis zoo kev paub txog lub astrophysics ntawm lub hnub: tej zaum cov qauv ntawm lub sab hauv ntawm lub hnub qub overestimated tus naj npawb ntawm neutrinos tsim nyob rau hauv nws. Txawm li cas los xij, nyob rau hauv xyoo tsis ntev los, txawm tias cov qauv hnub ci tau txhim kho, kev tsis txaus muaj nyob. Physicists tau mloog rau lwm qhov ua tau: qhov teeb meem tuaj yeem cuam tshuam nrog peb txoj kev nkag siab ntawm cov khoom no. Raws li txoj kev xav, lawv tsis muaj huab hwm coj. Tab sis qee cov physicists tau sib cav tias cov khoom ua tau muaj qhov tsis muaj qhov kawgpawg, thiab qhov loj no yog vim li cas rau lawv tsis txaus.
3 ntsej muag particle
Raws li txoj kev xav ntawm neutrino oscillations, muaj peb yam sib txawv ntawm neutrinos nyob rau hauv xwm. Yog hais tias ib tug particle muaj loj, ces thaum nws tsiv, nws muaj peev xwm hloov ntawm ib hom mus rau lwm yam. Peb hom - electron, muon thiab tau - thaum cuam tshuam nrog cov teeb meem tuaj yeem hloov mus rau hauv cov khoom siv sib xws (electron, muon lossis tau lepton). "Oscillation" tshwm sim vim quantum mechanics. Hom neutrino tsis tas li. Nws hloov lub sijhawm. Ib tug neutrino, uas pib nws lub neej raws li ib tug electron, yuav tig mus rau hauv ib tug muon, thiab ces rov qab. Yog li ntawd, ib tug particle tsim nyob rau hauv lub hauv paus ntawm lub hnub, nyob rau hauv nws txoj kev mus rau lub ntiaj teb, tuaj yeem hloov mus rau muon-neutrino thiab rov ua dua. Txij li thaum lub Davis ntes tau tsuas yog ntes electron neutrinos muaj peev xwm ua rau lub nuclear transmutation ntawm chlorine rau hauv argon, nws zoo nkaus li tias cov neutrinos ploj lawm tau hloov mus rau lwm hom. (Raws li nws hloov tawm, neutrinos oscillate nyob rau hauv lub hnub, tsis nyob rau hauv lawv txoj kev mus rau lub ntiaj teb.)
Canadian kev sim
Tib txoj hauv kev los ntsuas qhov no yog tsim lub ntsuas ntsuas uas ua haujlwm rau tag nrho peb hom neutrinos. Txij li thaum xyoo 1990, Arthur McDonald ntawm Queen's Ontario University tau coj pab pawg uas tau ua qhov no hauv kuv lub tsev hauv Sudbury, Ontario. Lub chaw muaj tons ntawm cov dej hnyav rau qiv los ntawm tsoomfwv Canadian. Cov dej hnyav yog ib hom dej tsis tshua muaj tab sis tshwm sim hauv cov dej uas muaj hydrogen, muaj ib qho proton,hloov los ntawm nws hnyav isotope deuterium, uas muaj ib tug proton thiab ib tug neutron. Tsoomfwv Canadian khaws cov dej hnyav vim tias nws siv los ua cov dej txias hauv cov tshuab hluav taws xob nuclear. Tag nrho peb hom neutrinos tuaj yeem rhuav tshem deuterium los ua ib qho proton thiab neutron, thiab cov neutrons raug suav. Lub tshuab ntes tau sau npe txog peb npaug ntawm cov khoom piv rau Davis - raws nraim tus lej uas tau kwv yees los ntawm cov qauv zoo tshaj plaws ntawm Lub Hnub. Qhov no tau qhia tias electron-neutrino tuaj yeem ua rau hauv nws lwm hom.
Japanese kev sim
Ib puag ncig tib lub sijhawm, Takaaki Kajita ntawm University of Tokyo tau ua lwm qhov kev sim zoo tshaj plaws. Lub tshuab ntes tau teeb tsa hauv lub mine hauv Nyij Pooj tau sau npe neutrinos tuaj tsis yog los ntawm lub plab ntawm lub hnub, tab sis los ntawm huab cua sab saud. Thaum cosmic rays protons sib tsoo nrog cov huab cua, da dej ntawm lwm cov khoom raug tsim, suav nrog muon neutrinos. Hauv kuv li, lawv hloov hydrogen nuclei mus rau muons. Lub Kajita ntes tuaj yeem pom cov khoom tuaj hauv ob qho kev qhia. Ib txhia poob los saum ntuj los, los ntawm huab cua, thaum lwm tus tsiv los ntawm hauv qab. Tus naj npawb ntawm cov khoom sib txawv, uas qhia txog lawv qhov sib txawv - lawv nyob ntawm qhov sib txawv ntawm lawv cov voj voog oscillation.
Revolution in science
Nws yog txhua yam kab txawv thiab zoo kawg li, tab sis vim li cas oscillations thiab neutrino pawg nyiam heev? Qhov laj thawj yog yooj yim. Nyob rau hauv tus qauv qauv ntawm particle physics tsim nyob rau hauv tsib caug xyoo dhau los ntawm lub xyoo pua nees nkaum,uas tau piav qhia tag nrho lwm yam kev soj ntsuam hauv accelerators thiab lwm yam kev sim, neutrinos yuav tsum tsis muaj zog. Qhov kev tshawb pom ntawm neutrino loj qhia tias ib yam dab tsi ploj lawm. Tus Qauv Qauv tsis tiav. Cov ntsiab lus uas ploj lawm tseem tsis tau pom, los ntawm Loj Hadron Collider lossis lwm lub tshuab tseem tsis tau tsim.
