stringtranslate.com

Электронное нейтрино

Электронное нейтрино (
ν
е) — элементарная частица , имеющая нулевой электрический заряд и спин 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

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]

н0→п++е−
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]


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

письмо Паули

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, [есть] возможность того, что в ядрах могут существовать электрически нейтральные частицы, которые я хочу назвать нейтронами, [b] которые имеют спин 1/2и подчиняются принципу исключения , и дополнительно 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 больше, чем 0,01 масса 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 бы они существовали, 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 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. Паули

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

Открытие

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

Имя

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 в итальянском языке может быть дополнительным , поэтому нейтроне можно было прочитать как «большая нейтральная вещь»; -ino заменяет увеличивающий суффикс уменьшительным . [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

Электронное нейтрино имеет соответствующую античастицу — электронное антинейтрино (
ν
е), который 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

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

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ abcd «Эксперименты Рейнса-Коуэна: обнаружение полтергейста» (PDF) . Лос-Аламосская наука . 25 :3. 1997 . Проверено 10 февраля 2010 г.
  2. ^ К. Риссельманн (2007). «Журнал: изобретение нейтрино». Журнал «Симметрия» . 4 (2). Архивировано из оригинала 31 мая 2009 г.
  3. ^ Браун, LM (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня . 31 (9): 23–28. Бибкод : 1978PhT....31i..23B. дои : 10.1063/1.2995181.
  4. ^ MF L'Annunziata (2007). Радиоактивность. Эльзевир . п. 100. ИСБН 978-0-444-52715-8.

дальнейшее чтение