Neutrina
W pierwszej połowie XX wieku znanych było niewiele cząstek elementarnych, między innymi nukleony (protony i neutrony), elektrony, pozytony oraz miony. Z biegiem czasu poznawane były inne cząstki. W 1956 roku dwaj amerykańscy fizycy Frederic Reines i Clyde Cowan odkryli neutrino zapostulowane 26 lat wcześniej przez Wolfganga Pauliego. Wysunął on bowiem śmiałą jak na tamte czasy tezę, iż za ciągły rozkład energii elektronów w rozpadzie β- odpowiada lekka, bardzo słabo oddziałująca cząstka [34] [32].
Neutrina oddziaływują z materią słabo poprzez wymianę bozonów Z0 i W±. Nie oddziaływują natomiast silnie i elektromagnetycznie, a oddziaływanie grawitacyjne z powodu znikomego wkładu jest całkowicie do pominięcia. Istnieją trzy typy tych cząstek: neutrina elektronowe, mionowe i taonowe, oraz odpowiadające im antyneutrina. Posiadają bardzo mały przekrój czynny na oddziaływanie z materią, przez co niezwykle trudno jest je wykryć. Neutrina, obok fotonów, są jednymi z najczęściej występujących cząstek we Wszechświecie. Statystycznie w każdym centymetrze sześciennym przestrzeni występuje ich średnio kilkanaście [5].
Rysunek 2.1: Strumień neutrin przy powierzchni Ziemi w zależności od ich energii. AGN - aktywne jądra galaktyk [32]
 |
Na naszej planecie obserwujemy neutrina pochodzące głównie z trzech źródeł (rys. 2.1): neutrina słoneczne (pochodzące ze Słońca), neutrina atmosferyczne (powstające w wyniku oddziaływania pierwotnego promieniowania kosmicznego z górnymi warstwami atmosfery) oraz neutrina ze źródeł sztucznych. Takimi źródłami sztucznymi są m.in. reaktory jądrowe, jednak powstała dzięki nim wiązka posiada niskie zastosowanie praktyczne. Precyzyjne utworzenie wiązki neutrin o znanych parametrach możliwe jest dzięki zastosowaniu innego typu urządzenia - akceleratora. Dzięki technologii akceleratorowej produkcja neutrin następuje w wyniku kolizji rozpędzonej wiązki protonów z materiałem tarczy. Pierwszy raz otrzymano te cząstki tym sposobem w roku 1962. Używając akceleratora otrzymuje się wiązkę neutrin o znanych parametrach, a dzięki temu możliwe jest przeprowadzanie szeregu eksperymentów z pomiarem oscylacji neutrin włącznie [3] [2] [13] [32].
Zaobserwowanie zjawiska oscylacji jest bezpośrednim dowodem na istnienie masy neutrin [23]. Początkowo sądzono, iż cząstki te masy nie posiadają. Dziś wiadomo, iż masy neutrin są większe od zera, ale wartości te są bardzo niewielkie. Nie zostały one jeszcze nigdy dokładnie zmierzone, w związku z tym znane są jedynie ograniczenia na ich wartości. Szczegółowy opis fizyki oscylacji i problemu mas neutrin został zawarty w rozdziale 4. Jednym z eksperymentów badających zjawisko oscylacji neutrin jest MINOS [13].
komentarze
Copyright © 2008-2010 EPrace oraz autorzy prac.