Сухих О.О., Шмелева А.С.
НЕУЛОВИМАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА *
Аннотация:
нейтрино - элементарная частица с очень маленькой массой. Они причислены к классу лептонов, имеют полуцелый спин и могут участвовать только в слабых и гравитационных взаимодействиях
Ключевые слова:
нейтрино, масса, космология
УДК 1
Сухих О.О.
студент 1 курса группы ОПст-211.2
Филиал Кузбасский государственный технический университет
им. Т.Ф. Горбачёва в г. Прокопьевске
(Россия, г. Прокопьевск)
Шмелева А.С.
студент 1 курса группы ОПст-211.2
Филиал Кузбасский государственный технический университет
им. Т.Ф. Горбачёва в г. Прокопьевске
(Россия, г. Прокопьевск)
НЕУЛОВИМАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА
Аннотация: нейтрино - элементарная частица с очень маленькой массой. Они причислены к классу лептонов, имеют полуцелый спин и могут участвовать только в слабых и гравитационных взаимодействиях.
Ключевые слова: нейтрино, масса, космология.
Нейтрино — одни из самых неуловимых элементарных частиц во Вселенной. В космологии эти фундаментальные частицы играют важную роль в формировании крупномасштабных структур, таких как галактики. В то время как в физике элементарных частиц их крошечная, но ненулевая масса указывает на новые физические явления, выходящие за рамки существующих сегодня теорий. Без точного измерения масс нейтрино наше понимание Вселенной останется неполным.
Примерно сто лет назад физиков стало беспокоить странное поведение электронов, вылетающих из нестабильных ядер при бета-распаде. Экспериментальные данные показывали, что кинетическая энергия этих частиц изменяется в довольно широких пределах. В то же время появлялось все больше и больше оснований считать, что такие ядра теряют энергию дискретно и одними и теми же порциями. Но в этом случае каждый конкретный вид бета-распада вроде бы должен генерировать электроны одинаковой энергии, а этого не происходило. Аналогично выглядело и сравнение угловых моментов, которые, по всей видимости, тоже не сохранялись.
Физики сделали шаг к определению массы нейтрино, возможно, самой загадочной из всех элементарных частиц.
Эту сложную задачу взял на себя международный эксперимент KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment) на площадке KIT Campus North Технологического института Карлсруэ (Германия). Для определения массы слабо взаимодействующих с веществом нейтрино используют бета-распад трития. Тритий — нестабильный изотоп водорода с двумя дополнительными нейтронами в ядре и периодом полураспада более 12 лет.
Команда эксперимента по исследованию тритиевых нейтрино в Карлсруэ (KATRIN) в Германии сообщает, что нейтрино имеют максимальную массу 0,8 электрон-вольт. У исследователей уже давно есть косвенные доказательства того, что частицы должны быть легче 1 эВ, но это впервые было показано в прямом измерении. Результаты были опубликованы 14 февраля в журнале Nature Physics.
Предыдущий верхний предел в 1,1 эВ был сообщен KATRIN в 2019 году. Пока эксперимент смог установить только верхнюю границу массы. Но исследователи говорят, что они смогут провести определенные измерения, как только закончат сбор данных в 2024 году.
KATRIN взвешивает нейтрино, образующиеся при ядерном распаде трития, радиоактивного изотопа водорода. Когда ядро трития превращается в ядро гелия, оно выбрасывает электрон и нейтрино (точнее, частицу с равной массой, называемую антинейтрино). Нейтрино теряется, но электрон направляется в 23-метровую стальную вакуумную камеру в форме дирижабля Цеппелин, где его энергия точно измеряется.
Полученные результаты пытались интерпретировать самыми разными путями, но в конце концов восторжествовало объяснение, предложенное более 40 лет назад Понтекорво и Грибовым. Согласно их гипотезе, рождающиеся в недрах Солнца электронные нейтрино по пути к Земле частично изменяют свою природу и превращаются в нейтрино мюонного типа. Детекторы, о которых шла речь, их не регистрировали (или почти не регистрировали), поэтому результаты и оказались заниженными. Когда выяснилось, что существуют три разных нейтрино, стало понятным, почему измеренные показатели оказались втрое меньше ожидаемых.
Если эксперимент KATRIN должен был определить массу нейтрино до того, как будет достигнута цель чувствительности в 0,2 эВ, это было бы чрезвычайно интересно», — говорит Джулия Харц, физик-теоретик элементарных частиц из Мюнхенского технического университета в Германии. В частности, это может дать рекомендации по улучшению космологических теорий.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ:
Дж.Бакал. Нейтринная астрофизика. Москва, Мир 1993
Березинский В.С. и др. Астрофизика космических лучей, гл. 8 Москва, Наука, 1990
Волкова Л.В. Энергетические спектры и угловые распределения атмосферных нейтрино. //Ядерная физика 1980. Т. 31 С. 1510
C.П.Михеев, А.Ю.Смирнов Резонансное усиление осцилляций в веществе и спектроскопия солнечных нейтрино. // Ядерная физика, 1985, т. 42, с.1441
Г.А.Аскарьян. Гидродинамическое излучение от треков ионизующих частиц в стабильных жидкостях. // Атомная энергия 3(1957) 152
С.Шапиро, С.Тьюкальски. Черные дыры, белые карлики и нейтронные звезды. Москва, Мир, 1985
Sukhikh O.O.
1st year student of group OPst-211.2
Branch of the Kuzbass State Technical University
(Russia, Prokopyevsk)
Shmeleva A.S.
1st year student of group OPst-211.2
Branch of the Kuzbass State Technical University
(Russia, Prokopyevsk)
ELUSIVE ELEMENTARY PARTICLE
Abstract: neutrino is an elementary particle with a very small mass. They are assigned to the class of leptons, have a half-integer spin and can participate only in weak and gravitational interactions.
Keywords: neutrino, mass, cosmology.
Номер журнала Вестник науки №3 (48) том 1
Ссылка для цитирования:
Сухих О.О., Шмелева А.С. НЕУЛОВИМАЯ ЭЛЕМЕНТАРНАЯ ЧАСТИЦА // Вестник науки №3 (48) том 1. С. 101 - 104. 2022 г. ISSN 2712-8849 // Электронный ресурс: https://www.вестник-науки.рф/article/5359 (дата обращения: 19.04.2024 г.)
Вестник науки СМИ ЭЛ № ФС 77 - 84401 © 2022. 16+