Նեյտրինո

Նեյտրինո (՝ նեյտրոնիկ, ՝ նեյտրոնի փաղաքշական ձևը), կիսաամբողջ սպինով հիմնարար մասնիկ։ Մասնակցում է միայն թույլ և գրավիտացիոն փոխազդեցություններին, դասվում է լեպտոնների շարքին։ Ցածր էներգիաներով նեյտրինոն խիստ թույլ է փոխազդում նյութի հետ, օրինակ, 3-10 ՄէՎ էներգիայով ներտրինոյի ազատ վազքի երկարությունը ջրում 10 մ կարգի է (մոտ 100 լուսատարի)։ Հայտնի է, որ յուրաքանչյուր վայրկյան Երկրի 1 սմ2 մակերեսով անցնում է ավելի քան 6 նեյտրինո, որոնք ճառագայթվել են Արեգակից։ Սակայն նեյտրինոն չի թողնում ոչ մի ազդեցություն, օրինակ, մարդու մարմնի վրա։ Բարձր էներգիաներով նեյտրինոները հաջողությամբ նկատվում են թիրախների հետ փոխազդեցության ժամանակ։

Հատկություններ
Յուրաքանչյուր լիցք ունեցող լեպտոնին համապատասխանում է իր նեյտրինո-հականեյտրինո զույգը՝
 էլեկտրոնային նեյտրինո - էլեկտրոնային հականեյտրինո
 մյուոնային նեյտրինո – մյուոնային հականեյտրինո
 տաու-նեյտրինո – տաու-հականեյտրինո

Նեյտրինոյի զանգվածը խիստ փոքր է։ Բոլոր տիպի նեյտրինոների զանգվածների գումարի վերին փորձարարական սահմանը ընդամենը 0,28 էՎ է։ Նեյտրինային ճառագայթային փորձերով ստացված տարբեր սերնդի նեյտրինոների զանգվածների քառակուսիների տարբերությունը չի գերազանցում 2,7 էՎ²։

Նեյտրինոյի զանգվածը կարևոր է տիեզերագիտության մեջ թաքնված զանգվածի որոշման համար, քանի որ, հնարավոր է, չնայած իր խիստ փոքր լինելուն, նեյտրինոյի կոնցենտրացիան Տիեզերքում բավականաչափ մեծ է՝ միջավայրի խտության վրա էապես ազդելու համար։
Նեյտրինոն ունի ոչ զրոյական զանգված։

Նեյտրինոյի տարբեր տեսակների կարող են փոխակերպվել մեկը մյուսի։ Դրանք այսպես կոչված նեյտրինային տատանումներն են, որոնց օգտին վկայում են արեգակնային նեյտրինոյի դիտումները և մթնոլորտային նեյտրինոյի անկյունային անիզոտրոպիան, ինչպես նաև դարասկզբին կատարված փորձերը ռեակտորների և արագացուցիչային նեյտրինոյի հետ։ Բացի այդ, նեյտրինային օսցիլյացիայի գոյությունը ուղղակիորեն հաստատվել է փորձերով, որոնցում անմիջականորեն գրանցվեցին բոլոր երեք տիպի արեգակնային նեյտրինոներ և ցույց տրվեց, որ նրանց լրիվ հոսքը համաձայնեցվում է ստանդարտ արեգակնային մոդելի հետ։ Այս քանակությունը համաձայնեցվում է տեսության հետ, որը կանխատեսում է էլեկտրոնային նեյտրինոյին անցումը այլ սերնդի նեյտրինոյի ինչպես վակուումում («նեյտրինային օսցիլյացիաներ»), այնպես էլ արեգակնային նյութում (Միխեեվ-Սմիռնով-Բոլխենշտեյնի երևույթը)։

Փորձերում ուլտրառելյատիվիստական մասնիկների ծնունդով ցույց է տրվում, որ նեյտրինոն ունի բացասական պարույրություն, իսկ հականեյտրինոն՝ դրական։

Գոյություն ունեն տեսական նախադրյալներ, որոնք կանխատեսում են չորրորդ տիպի՝ ստերիլ նեյտրինոյի գոյությունը։ Դրանց գոյության միարժեք փորձարարական ապացույցը, սակայն, դեռ չկա նախագծերում։

Հայտնի չէ՝ արդյոք նեյտրինոն ինքն իր հակամասնիկն է թե՞ ոչ։

Հայտնաբերման պատմություն

ХХ դարի 20-30-ական թթ. միջուկային ֆիզիկայի հիմնական խնդիրներից մեկը բետա-տրոհման խնդիրն էր. -տրոհման ժամանակ առաջացած էլեկտրոնների սպեկտրը, որը չափել էր անգլիացի ֆիզիկոս Ջեյմս Չեդվիկը դեռ 1914 թ., անընդհատ էր, այսինքն՝ ատոմի միջուկից դուրս են թռչում ամենատարբեր էներգիաներով էլեկտրոններ։

Մյուս կողմից, քվանտային մեխանիկայի զարգացումը 1920-ական թթ. հանգեցրեց ատոմի միջուկում էներգիական մակարդակների դիսկրետության հասկացողությանը. Այս առաջարկն արեց ավստրիացի ֆիզիկոս Լիզա Մեյտները 1922 թ.։ Այսինքն, միջուկի տրոհման ժամանակ դուրս թռչող մասնիկների սպեկտրը պետք է լինի դիսկրետ և ցույց տա այն էներգիական մակարդակների տարբերություն հանդիսացող էներգիաները, որոնց միջև տրոհման ընթացքում տեղի է ունենում անցումը։ Այսպիսին է, օրինակ, ալֆա-մասնիկների սպեկտրը ալֆա-տրոհման ժամանակ։

Այսպիսով, β-տրոհման էլեկտրոնների սպեկտրի անընդհատությունը կասկածի տակ էր դնում էներգիայի պահպանման օրենքը։ Հարցն այնքան սուր էր, որ 1931 թ. Հռոմի կոնֆերանսում դանիացի հանրահայտ ֆիզիկոս Նիլս Բորը եյույթ ունեցավ էներգիան չպահպանվելու գաղափարի շուրջ։ Սակայն կար նաև այլ բացատրություն. «կորած» էներգիան իր հետ է տանում որևէ անհայտ և աննկատելի մասնիկ։

Նյութի հետ ծայրաստիճան թույլ փոխազդող մասնիկի գոյության հիպոթեզը 1930 թ. դեկտեմբերի 4-ին առաջ քաշեց Վոլֆգանգ Պաուլին, այն էլ ոչ թե հոդվածում, այլ Տյուբինգենում ընթացող կոնֆերանսի մասնակիցներին հղված ոչ պաշտոնական նամակում։
Պաուլին ենթադրում էր, որ ատոմի միջուկում գոյություն ունի ½ սպինով չեզոք մասնիկ, որի զանգվածը պետք է համեմատելի լինի էլեկտրոնի զանգվածի հետ և ավելին չլինի պրոտոնի զանգվածի 0.01 մասից։
«Այդ դեպքում հասկանալի կդառնա -սպեկտրի անընդհատությունը, եթե ենթադրենք, որ -տրոհման ժամանակ էլեկտրոնների հետ ճառագայթվում են նաև «նեյտրոններ» այնպես, որ դրանց էներգիաների գումարը հաստատուն է մնում»,- ասվում է նամակում։ «Ես հասկանում եմ, որ նման ելքը առաջին հայացքից կարող է անհավանական թվալ... Սակայն, չխիզախելով, չենք շահի. վիճակի լրջությունը՝ կապված աընդհատ  սպեկտրի հետ, լավ ցույց տվեց իմ հարգելի նախորդ պրն. Դեբայը, ով ինձ վերջերս Բրյուսելում հայտարարեց. «Օ... այդ մասին ավելի լավ է չմտածել՝ ինչպես նոր հարկերի»»։
1933 թ. Բրյուսելում Սոլվեեվյան կոնֆերանսում Պաուլին ելույթ ունեցավ -տրոհման մեխանիզմի մասին՝ առաջ քաշելով ½. սպինով չեզոք մասնիկի մասնակցության վարկածը։ Ըստ էության, դա նեյտրինոյի մասին առաջին պաշտոնական հրապարակումն էր։

Հականեյտրինո

Հականեյտրինոն նեյտրինոյի հակամասնիկն է։ Չեզոք մասնիկ է, առաջանում է բետա-տրոհման միջուկային ռեակցիաներում։ Բետա մասնիկների ճառագայթման ընթացքում նեյտրոնը տրոհվում է պրոտոնի, էլեկտրոնի և հականեյտրինոյի։ Հականեյտրինոն 1/2 սպինով լեպտոն է։ Բոլոր հականեյտրինոներն ունեն աջ (դրական) պարույրություն (այսինքն՝ երկու հնարավոր սպինային վիճակներից միայն մեկն է միշտ դիտվում), մինչդեռ նեյտրինոների պարույրությունը ձախ (բացասական) է։ Ինչպես նեյտրինոն, նյութի հետ փոխազդում է միայն գրավիտացիոն և թույլ ուժերով, դրանով խիստ դժվարացնելով փորձնական հայտնաբերումը։ Նեյտրինային ճառագայթման փորձերը ցույց են տվել, որ հականեյտրինոն զանգված ունի, որը, ըստ բետա-տրոհման փորձերի արդյունքների, շատ փոքր է։

Ծանոթագրություններ

Քվանտային մեխանիկա
Ֆերմիոններ
Տարրական մասնիկներ
Ֆիզիկայի չլուծված խնդիրներ