Электронное нейтрино - Electron neutrino

Электронное нейтрино
Состав Элементарная частица
Статистика Фермионный
Семья Лептон
Поколение Первый
Взаимодействия Слабая , Гравитация
Условное обозначение
ν
е
Античастица Электронный антинейтрино (
ν
е
)
Теоретически Вольфганг Паули (1930)
Обнаруженный Клайд Коуэн , Фредерик Райнс (1956)
Масса Маленький, но ненулевой. См. Массу нейтрино .
Электрический заряд 0 e
Цвет заряда Нет
Вращаться 1/2
Слабый изоспин 1/2
Слабый гиперзаряд −1
Хиральность левый (для правых нейтрино см. стерильное нейтрино )

Электронное нейтрино (
ν
е
) представляет собой элементарную частицу, которая имеет нулевой электрический заряд и спин 1/2. Вместе с электроном он образует первое поколение лептонов, отсюда и название электронного нейтрино . Впервые она была выдвинута Вольфгангом Паули в 1930 году для объяснения недостающего импульса и энергии в бета-распаде и была открыта в 1956 году группой под руководством Клайда Коуэна и Фредерика Райнса (см. Нейтринный эксперимент Коуэна-Райнса ).

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 электроны испускаются в непрерывном спектре.


п0

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.


п0

п+
+
е-
+
ν0
e
Версия бета-распада Паули

Письмо Паули

С 4 декабря 1930 г. Паули написал письмо в Физическом институте Федерального технологического института , Zürich , в котором он предложил электронный «нейтрон» [нейтрино] в качестве возможного решения для решения проблемы непрерывного спектра бета - распада. В переведенном отрывке из его письма говорится:

Уважаемые радиоактивные дамы и господа!

Поскольку носитель этих строк [...] объяснит более точно, учитывая «ложную» статистику ядер N-14 и Li-6 , а также непрерывный β- спектр, я нашел отчаянное средство, чтобы спасти «теорема обмена» статистики и теорема энергии. А именно [существует] возможность того, что в ядрах могут существовать электрически нейтральные частицы, которые я хочу назвать нейтронами, которые имеют спин 1/2и подчиняются принципу исключения и, кроме того, отличаются от квантов света тем, что они 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 масс. Протона. Тогда непрерывный β- спектр станет 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 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 у него что-то вроде примерно в 10 раз больше. проникающая способность γ- кванта .

Я допускаю, что мое лекарство может иметь небольшую априорную вероятность, потому что нейтроны, если они существуют, вероятно, были бы давно обнаружены. Однако только те, кто делает ставки, могут выиграть, и серьезность ситуации с непрерывным β- спектром может быть прояснена из высказывания моего достопочтенного предшественника на этом посту, г-на Дебая , [...] « Лучше всего не делать этого. подумайте об этом вообще, как о новых налогах ". [...] Итак, дорогие радиоактивные вещества, проверьте это и исправьте. [...]

С большим приветом вам, а также мистеру Бэку ,
Ваш преданный слуга,
В. Паули

Переведенный оттиск полного письма можно найти в сентябрьском номере журнала Physics Today за 1978 год .

Открытие

Электронное нейтрино было открыто Клайдом Коуэном и Фредериком Райнсом в 1956 году.

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 , ввел термин нейтрино в 1934 году (он был в шутку введен Эдоардо Амальди во время разговора с Ферми в Институте физики на Виа Панисперна в Риме, чтобы отличить эту легкую нейтральную частицу от Нейтрон Чедвика), чтобы разрешить путаницу. Это была игра слова на neutrone , то итальянский эквивалент нейтрона : -он окончание может быть усиливающим на итальянском, так neutrone может быть прочитан как «большой нейтральной вещь»; -ino заменяет увеличивающий суффикс уменьшительным .

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

Электронный антинейтрино

У электронного нейтрино есть соответствующая античастица - электронный антинейтрино (
ν
е
), который отличается только тем, что некоторые его свойства имеют одинаковую величину, 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 майорановский фермион , или же они являются разными частицами, и в этом случае они будут фермионами Дирака . Они образуются при бета-распаде и других типах слабых взаимодействий .

Примечания

Смотрите также

использованная литература

дальнейшее чтение