. Begrenset gjenbruk

. Begrenset gjenbruk

Nøytrino, symbol ν, elektrisk nøytral partikkel med meget liten hvilemasse og med spinn = ½ ℏ. Tilhører den gruppa av elementærpartikler som kalles leptoner. Nøytrinoer kjennetegnes ved at de bare har svak vekselvirkning med  andre partikler.

Eksistensen av  nøytrinoet ble først foreslått av W. Pauli 1930 for å forklare at energi og  spinn kunne være bevart i   β-henfall (β-desintegrasjon). I 1933 viste E. Fermi at β-spekterets form (se beta-henfall) svarer til at det samtidig med elektronet sendes ut en partikkel med meget liten masse. Han foreslo navnet nøytrino på den ukjente partikkelen. Etter teorien måtte den ha liten vekselvirkning med materien og derfor ville den være vanskelig å påvise direkte. Den første påvisning av antinøytrinoer fra en uranreaktor ble gjennomført av E. Reines og C. L. Cowan 1953. Seinere har en også påvist nøytrinoer, og en har vist at det finns tre ulike typer  nøytrinoer.

Nøytrinoer kan påvises direkte ved  invers β-desintegrasjon (β-henfall) og måling av rekylenergi av atomkjerner eller elektroner etter utsending av nøytrinoer eller spredning av nøytrinoer. Ved invers β-desintegrasjon fanger et proton inn et antinøytrino og går over til et nøytron og et positron, eller et nøytron fanger inn et nøytrino og går over til et proton og et elektron. Prosessen kan foregå ved protoner og elektroner i atomkjerner og leder da til samme endring av kjernene som vanlig β-omdanning.

For å påvise nøytrinoer har man studert reaksjoner i klor i store tanker fylt med en klorholdig væske. Klorisotopen 37Cl omdannes ved nøytrinoinnfangning til 37Ar som er radioaktiv med et halvliv på 34 døgn. Når det blåses heliumgass gjennom væska, følger de  argonatoma som er danna med, og de kan samles opp og identifiseres ved sin karakteristiske γ-stråling.

Nøytrino-elektron-spredning kan påvises i store tanker med reint vann. Hvis et nøytrino eller antinøytrino med tilstrekkelig energi støter mot et elektron, kan dette etter støtet få større fart enn lysfarten i vann. Det vil da sende ut tsjerenkovstråling som registreres med fotomultiplikatorer omkring vanntanken. Ved store akseleratorer påvises invers β-desintegrasjon og nøytrinospredning ved hjelp av gnistkamre eller boblekamre.

Nøytrinoer dannes ved radioaktive prosesser på jorda og i stjernenes indre. De produseres i reaktorer og ved hjelp av store partikkelakseleratorer. For å registrere stråling fra sola og verdensrommet er det bygd store nøytrinoteleskoper som er plassert i djupe gruver, godt skjermet mot stråling av ladde partikler som kan trenge flere hundre meter ned i jorda.

Det finns tre slags nøytrinoer: elektron-nøytrino, νe, myon-nøytrino, νμ, og tau-nøytrino, ντ, og tre tilsvarende antinøytrinoer. Forskjellen mellom de tre nøytrino-typene er av fundamental karakter i likhet med forskjellen mellom de tre ladde leptonene, elektronet, myonet og tauonet.  Elektronet e, og elektron-nøytrinoet νe, er bærere av et ladningstall som kalles elektronisk leptontall, Le. Leptonene e og νe har verdien +1 for Le, mens de to antipartiklene har verdien –1. Alle andre partikler har verdien 0 for Le. Tilsvarende defineres ladningstalla Le, Lμ og Lτ.

 

Nyere eksperimenter der nøytrinostråler med kjente egenskaper går over store avstander, f.eks fra ett laboratorium til et annet noen hundre kilometer unna eller fra sola til jorda, viser nøytrino-oscillasjoner, dvs. at en nøytrinotype kan gå over i en annen. De tre leptontalla  Le Lμ og Lτ er altså ikke bevart. Dette betyr også at nøytrinomassene ikke er null. De er likevel svært små, f.eks. en milliontedel av elektronmassen eller mindre.

Dessverre kan man ikke estimere nøytrinomassene direkte ut fra disse eksperimenta. Man kan bare estimere differensene av kvadrata av massene. Med tre ulike nøytrinotyper er det to slike differanser som er målt til å ha størrelsesorden 10–4 til 10–2 (eV/c2)2.

Nøytrinoer og antinøytrinoer har motsatt helisitet, dvs. de roterer i motsatte retninger i forhold til bevegelsesretninga, nøytrinoet som en venstredreid og antinøytrinoet som en høyredreid skrue. Dette gjelder i grensa når nøytrinomassen settes lik null, noe som ofte er ei god tilnærming. Generelt kan nøytrinofeltet deles opp i en høyre- og en venstredreid del. I Standardmodellen for elemetærpartikkelfysikk er det bare det venstredreide nøytrinoet og høyredreide antinøytrinoet som dettar i svak vekselvirkning

Nøytrinoene fyller hele  universet vårt med stråling. Hvert sekund kommer det inn mot jordoverflata omkring 1011 nøytrinoer per cm2 med energi på over 1 MeV. Bare 10 av disse vil stoppes i jordas indre. I de største nøytrinoteleskopa registreres mindre enn ett nøytrino i døgnet. Videre regnes det med størrelsorden 100 nøytrinoer per cm3 av hvert slag fordelt over hele universet. Dette siste er rester fra Big Bang og kan ha en temperatur på omlag 2 grader Kelvin eller mindre (avhengig av massen).  

Studier av nøytrinoer, både de som dannes i galaktiske prosesser og de som framstilles ved store akseleratorer, står sentralt i den fundamentale forskninga  innafor elementærpartikkel- og astrofysikk. I elementærpartikkelfysikken er spørsmålet om nøytrinoets masse og stabilitet knytta sammen med leptonenes og kvarkenes egenskaper og den enhetlige beskrivelsen av de fundamentale vekselvirkningene (se elementærpartikkel), og i astrofysikk og kosmologi  er kjennskap til de samme egenskapene av betydning for spørsmålene om massefordeling i universet og om universet er lukka eller åpent (se nøytrinoastronomi). Det at nøytrinomassene er svært små i forhold til de andre fermionene kan være et hint om at det finns ny fysikk utover Standard-Modellen for elementærpartikkelfysikk. Kan hende er hver av nøytrino-typene sin egen antipartikkel. I så fall er de Majoranapartikler.  Eller det kan også tenkes at  nøytrinoene inneholder komponenter som er sin egen antipartikkel. Foreløpig er slike ideer ikke bekrefta.

Foreslå endringer i tekst

Foreslå bilder til artikkelen

Kommentarer

Har du spørsmål om artikkelen? Skriv her, så får du svar fra fagansvarlig eller redaktør.

Du må være logget inn for å kommentere.