stringtranslate.com

Электронное нейтрино

Электронное нейтрино (
ν
е) — элементарная частица с нулевым электрическим зарядом и спином 1 ⁄ 2 . Вместе с электроном она образует первое поколение лептонов , отсюда и название электронное нейтрино . Впервые она 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 Райнеса (см. эксперимент Коуэна–Райнеса с нейтрино ). [1]

Предложение

В начале 1900-х годов теории предсказывали, что электроны, возникающие 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]

н0→п++е−
Раннее понимание бета-распада

В 1930 году Вольфганг Паули выдвинул теорию о том, что необнаруженная частица уносит наблюдаемую разницу между энергией , импульсом и моментом импульса начальной и конечной частиц. [a] [2]


н0
→
п+
+
е−
+
ν0
е
Версия бета-распада Паули

Письмо Паули

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

Уважаемые радиоактивные дамы и господа,

Как носитель этих строк [...] объяснит точнее, учитывая «ложную» статистику ядер N-14 и Li-6 , а также непрерывный β -спектр, я наткнулся на отчаянное средство, чтобы спасти «теорему обмена» статистики и теорему энергии. А именно, [существует] возможность того, что в ядрах могут существовать электрически нейтральные частицы, которые я хочу назвать нейтронами, [b] которые имеют спин  ⁠1/2⁠ и подчиняются принципу исключения , а также отличаются от квантов света тем, что не движутся со скоростью света: Масса нейтрона должна быть того же порядка величины, что и масса электрона, и, в любом случае, не превышать 0,01 массы протона. Непрерывный β -спектр тогда стал бы понятным, если предположить, что при β- распаде нейтрон испускается вместе с электроном, таким образом, что сумма энергий нейтрона и электрона постоянна.

[...]

Но я не чувствую себя достаточно уверенно, чтобы публиковать что-либо об этой идее, поэтому я сначала с уверенностью обращаюсь к вам, дорогие радиоактивщики, с вопросом о ситуации с экспериментальным доказательством существования такого нейтрона, если его проникающая способность примерно в 10 раз превышает проникающую способность γ- лучей .

Я признаю, что мое средство может показаться имеющим малую априорную вероятность, поскольку нейтроны, если они существуют, вероятно, были бы давно обнаружены. Однако выиграть могут только те, кто делает ставки, и серьезность ситуации с непрерывным β -спектром может быть прояснена высказыванием моего уважаемого предшественника на посту, г-на Дебая , [...] " Лучше всего вообще не думать об этом, как и о новых налогах ". [...] Так что, дорогие радиоактивные, проверьте это и исправьте. [...]

С большим приветом Вам, а также г-ну Беку ,
Ваш преданный слуга,
В. Паули

Перевод полного текста письма можно найти в выпуске журнала Physics Today за сентябрь 1978 года . [3]

Открытие

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

Имя

Паули первоначально назвал свою предложенную легкую частицу нейтроном . Когда Джеймс Чедвик открыл гораздо более массивную ядерную частицу в 1932 году и также назвал ее нейтроном , это оставило две частицы с одинаковым названием. Энрико Ферми , который разработал теорию бета-распада , ввел термин нейтрино в 1934 году (он был в шутку придуман Эдоардо Амальди во время разговора с Ферми в Институте физики на улице Виа Панисперна в Риме, чтобы отличить эту легкую нейтральную частицу от нейтрона Чедвика), чтобы разрешить путаницу. Это была игра слов на neutrone, итальянском эквиваленте neutron : окончание -one может быть увеличительным в итальянском языке, поэтому neutrone можно было прочитать как «большая нейтральная вещь»; -ino заменяет увеличительный суффикс уменьшительным . [ 4]

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

Электронное антинейтрино

Электронное нейтрино имеет соответствующую античастицу — электронное антинейтрино (
ν
е), который отличается только тем, что некоторые из его свойств имеют одинаковую величину, но противоположный знак . Один из основных открытых вопросов в физике элементарных частиц заключается в том, являются ли нейтрино и антинейтрино одной и той же частицей. Если это так, то они будут фермионами Майораны , а если нет, то они будут фермионами Дирака . Они возникают при бета-распаде и других типах слабых взаимодействий .

Примечания

  1. ^ Нильс Бор был особенно против такой интерпретации бета-распада и был готов признать, что энергия, импульс и момент импульса не являются сохраняющимися величинами.
  2. ^ Паули имеет в виду то, что позже было названо «нейтрино». См. § Имя выше.

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd "Эксперименты Рейнса-Коуэна: обнаружение полтергейста" (PDF) . Los Alamos Science . 25 : 3. 1997 . Получено 2010-02-10 .
  2. ^ К. Риссельман (2007). "Журнал: изобретение нейтрино". Журнал Symmetry Magazine . 4 (2). Архивировано из оригинала 2009-05-31.
  3. ^ Браун, Л. М. (1978). «Идея нейтрино». Physics Today . 31 (9): 23–28. Bibcode : 1978PhT....31i..23B. doi : 10.1063/1.2995181.
  4. ^ MF L'Annunziata (2007). Радиоактивность. Эльзевир . п. 100. ИСБН 978-0-444-52715-8.

Дальнейшее чтение