Электронное нейтрино - Electron neutrino

Электронное нейтрино
СочинениеЭлементарная частица
СтатистикаФермионный
ПоколениеПервый
ВзаимодействияСлабый, Сила тяжести
Символ
ν
е
АнтичастицаЭлектронный антинейтрино (
ν
е)
ТеоретическиВольфганг Паули (1930)
ОбнаруженныйКлайд Коуэн, Фредерик Райнес (1956)
МассаМаленький, но ненулевой. Видеть масса нейтрино.
Электрический заряд0 е
Цвет зарядаНет
Вращение1/2
Слабый изоспин1/2
Слабый гиперзаряд−1
Хиральностьлевый (для правых нейтрино см. стерильное нейтрино )

В электронное нейтрино (
ν
е) это субатомный лептон элементарная частица который имеет нулевую чистую электрический заряд. Вместе с электрон и кварк он образует первый поколение лептонов, отсюда и название электрон нейтрино. Впервые это было предположено Вольфганг Паули в 1930 году для учета недостающий импульс и недостающая энергия в бета-распад, и был обнаружен в 1956 году группой во главе с Клайд Коуэн и Фредерик Райнес (видеть Нейтринный эксперимент Коуэна – Райнеса ).[1]

Предложение

В начале 1900-х годов теории предсказывали, что электроны, возникающие в результате бета-распад должен был испускаться с определенной энергией. Однако в 1914 г. Джеймс Чедвик показали, что электроны вместо этого испускаются в непрерывном спектре.[1]


п0
 →
п+
 +
е−
Раннее понимание бета-распада

В 1930 г. Вольфганг Паули предположил, что необнаруженная частица уносит наблюдаемую разницу между энергия, импульс, и угловой момент начальных и конечных частиц.[а][2]


п0
 →
п+
 +
е−
 +
ν0
е
Версия бета-распада Паули

Письмо Паули

4 декабря 1930 г. Паули написал письмо в Физический институт Федеральный технологический институт, Цюрих, в котором он предложил электронный «нейтрон» [нейтрино] в качестве потенциального решения проблемы непрерывного спектра бета-распада. В переведенном отрывке из его письма говорится:[1]

Уважаемые радиоактивные дамы и господа!

Поскольку носитель этих строк [...] объяснит более точно, учитывая «ложную» статистику П-14 и Ли-6 ядер, а также непрерывных β-spectrum, я нашел отчаянное средство, позволяющее 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 ½ и подчиняются принцип исключения, и дополнительно отличаются от световые кванты в том, что они не движутся со скоростью света: масса нейтрона должна быть того же порядка величины, что и масса электрона, и, в любом случае, не должна превышать 0,01 массы протона. Непрерывный β-спектр тогда станет понятным, если предположить, что в β Распад нейтрон испускается вместе с электроном таким образом, что сумма энергий нейтрона и электрона постоянна.

[...]

Но я не чувствую себя в достаточной безопасности, чтобы публиковать что-либо об этой идее, поэтому я сначала с уверенностью обращаюсь к вам, дорогие радиоактивные, с вопросом о ситуации с экспериментальным доказательством такого нейтрона, если он имеет что-то вроде примерно в 10 раз больше пробивная способность γ луч.

Я допускаю, что у моего лекарства может быть небольшой априори вероятность, потому что нейтроны, если они существуют, вероятно, были бы давно обнаружены. Однако выиграть могут только те, кто делает ставку, и серьезность ситуации сохраняется. β-спектр можно прояснить из высказывания моего достопочтенного предшественника на этом посту: Г-н Дебай, [...] "Об этом лучше вообще не думать, как о новых налогах.. "[...] Итак, дорогие радиоактивные вещества, проверьте это и исправьте. [...]

С большим приветом вам, а также Мистер Бэк,
Ваш преданный слуга,
В. Паули

Переведенный оттиск полного письма можно найти в сентябрьском номере журнала 1978 г. Физика сегодня.[3]

Открытие

Основная статья: Нейтринный эксперимент Коуэна – Райнеса

Электронное нейтрино было открыто Клайд Коуэн и Фредерик Райнес в 1956 г.[1][4]

Имя

Паули первоначально назвал предложенную им легкую частицу a нейтрон. Когда Джеймс Чедвик открыл гораздо более массивную ядерную частицу в 1932 году и назвал ее нейтрон, это оставило две частицы с тем же именем. Энрико Ферми, который разработал теорию бета-распад, ввел термин нейтрино в 1934 году (в шутку придумал 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 было каламбур на нейтрон, то Итальянский эквивалент нейтрон: the -один окончание может быть усиливающий на итальянском, так что нейтрон может быть прочитано как «большая нейтральная вещь»; -я не заменяет аугментативный суффикс на миниатюрный один.[5]

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.

Электронный антинейтрино

Электронное нейтрино имеет соответствующий античастица электрон антинейтрино (
ν
е), который отличается только тем, что некоторые его свойства имеют равная величина, но противоположный знак. Один из открытых вопросов физики элементарных частиц заключается в том, являются ли нейтрино и антинейтрино одной и той же частицей, и в этом случае это будет Майорана фермион, или являются ли они разными частицами, и в этом случае они будут Фермионы Дирака. Они производятся в бета-распад и другие виды слабые взаимодействия.

Примечания

  1. ^ Нильс Бор был особенно против этой 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». Видеть § Имя, над.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ а б c d "Эксперименты Райнса-Коуэна: обнаружение полтергейста" (PDF). Лос-Аламос Сайенс. 25: 3. 1997. Получено 2010-02-10.
  2. ^ К. Риссельманн (2007). «Журнал: изобретение нейтрино». Журнал Симметрия. 4 (2). Архивировано из оригинал 31 мая 2009 г.
  3. ^ Браун, Л. М. (1978). «Идея нейтрино». Физика сегодня. 31 (9): 23–28. Bibcode:1978ФТ .... 31и..23Б. Дои:10.1063/1.2995181.
  4. ^ Ф. Рейнес; C.L. Коуэн младший (1956). «Нейтрино». Природа. 178 (4531): 446. Bibcode:1956Натура.178..446R. Дои:10.1038 / 178446a0.
  5. ^ М.Ф. L'Annunziata (2007). Радиоактивность. Эльзевир. п. 100. ISBN  978-0-444-52715-8.

дальнейшее чтение