A mikrorészecskék fizikája3. Neutrínó-fizika

Horváth Ákos ELTE Atomfizikai Tanszék

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Mit kell tudni a neutrínókról?1. A neutrínók felfedezése2. A neutrínók reakciói3. Klasszikus neutrínó-detektorok4. Napneutrínók, neutrínó-fluxus5. Napjaink neutrínó-detektorai6. Szupernóva-neutrínók7. Geoneutrínók8. Neutrínóoszcilláció9. Balkezes neutrínók

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

A neutrínók felfedezése

• energiamegmaradás béta-bomlásban(elektron sebességmérése) EL+Ee<Q=(mA-mL-me)c2

• perdületmegmaradás béta-bomlásban (magspin)

• Wolfgang Pauli neutrínóhipotézis

• lendületmegmaradás (Szalay-Csikai kísérlet)

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Leptonszám kvantumszám• kísérleti tapasztalatok megfogalmazása• leptonszám-megmaradás:

antineutrínó nem azonos a neutrínóval, más a hatáskeresztmetszetük pl. (2 fólia múlva látjuk)

leptonszámuk más: -1, +1 np + e- + 0 = 0 + 1 – 1• elektronikus leptonszám-megmaradás

e~

ee ~

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

A neutrínók reakciói

e

e

enp

epn

~

e

e

eOF

eHeH

1818

33 ~

e

e

edu

eud

~

Béta-bomlások – gyenge kölcsönhatás:

atommag nukleon kvark

e

e

npe

pne

~

enp

epn

e

e

~

lendületáram átadása W+, W-, Z0 -nak

23.04.21. 6A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Klasszikus neutrínódetektorok 1.

nagyenergiájú protonok

áthatolóképes

Reines—Cowan-kísérlet enp

e~ antineutrínók atomreaktorból

képek: http://www.ibela.sulinet.hu/atomfizika

pozitron annihiláció

koincidencia események

neutronbefogás

neutron lassulás

kaszkád gamma-kibocsátás

kozmikus események kizárása

hatáskeresztmetszet : Nreakció=jNct = 0,18 ab = 0,1810-46m2

23.04.21. 7A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Klasszikus neutrínódetektorok 2.

Davis 1957Homestake bánya

e+37Cl37Ar+e-

A keletkezett 37Ar gázt kiburékoltatással össze lehet gyűjteni37Ar maga is radioaktív, felezési ideje elég nagyionizációs kamrában mérhető a mennyiségeminimális neutrínó-energia kb. 900 keV

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Napneutrínók• Napneutrínó fluxusa Napmodellekből detektált neutrínók Homestake bányában

23.04.21. 9A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Napjaink neutrínó-detektorai

neutrínó – elektron szórás + Cserenkov sugárzás

Kamiokande, Kamland, Sudbury, Borexino,Antres, Bajkál-tó (bányák, víz alatti helyek)

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Sudburry Neutrino Observatory

semleges áram Z0

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

GeoneutrínókMi a forrása a föld belsejét melegítő hőnek?

A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Neutrínószcilláció• Béta-bomlás H sajátállapota – szabad mozgás

23.04.21. 13A mikrorészecskék fizikája 2. előadás Neutrínófizika

Balkezes neutrínók

Wu-kísérlet, paritás nem marad meg: nincsenek jobbkezes neutrínók