Tài liệu: Tìm hiểu về hạt neutrino

Nơtrinô là hạt bí ẩn nhất trong số các hạt mà ta biết được trong vũ trụ chúng cũng là những hạt ít được biết đến nhất. . Nó luôn cho ta nhiều bất ngờ. Các tiên đoán về sự tồn tại của hạt bí ẩn này về phương diện lý thuyết đã được Wolfgang Pauli công bố từ những năm 1930 nhưng mãi đến hơn 25 năm sau, năm 1956, nhóm nghiên cứu của nhà bác học Clyde Cowan mới ghi nhận được sự tồn tại của hạt này trong thực nghiệm. ...
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tài liệu: Tìm hiểu về hạt neutrino Thành Phố Hồ Chí Minh, Tháng 5 năm 2007 MỞ ĐẦU Nơtrinô là hạt bí ẩn nhất trong số các hạt mà ta biết được trong vũ trụ chúng cũng là những hạt ít được biết đến nhất. . Nó luôn cho ta nhiều bất ngờ. Các tiên đoán về sự tồn tại của hạt bí ẩn này về phương diện lý thuyết đã được Wolfgang Pauli công bố từ những năm 1930 nhưng mãi đến hơn 25 năm sau, năm 1956, nhóm nghiên cứu của nhà bác học Clyde Cowan mới ghi nhận được sự tồn tại của hạt này trong thực nghiệm. Sau sự phát hiện ra hạt bí ẩn này, các nhà vật lý đã dành khá nhiều thời gian để nghiên cứu các tính chất, đặc điểm cũng như các ứng dựng của hạt nơtrinô. Hạt nơtrinô không chỉ được ứng dụng khi quan sát các quá trình phóng xạ mà còn là một trong những tác nhân quan trọng giúp cho các nhà thiên văn vật lý quan sát nhân mặt trời. Mặt Trời cũng bức xạ vô số nơtrinô, sinh ra trong các phản ứng nhiệt hạch trong lòng của mình. Các nơtrinô này được sinh ra chỉ một lọai, nhưng trong quá trình di chuyển đến Trái Đất, chúng lại biến qua hai loại kia một cách bí ẩn. Hơn nữa, việc thu nhận các bức xạ từ ngoài vũ trụ (trong đó có nơtrinô) là một trong những nguồn nghiên cứu của các nhà bác học nhằm tìm hiểu lịch sử hình thành vũ trụ cũng như khám phá thêm các bí ẩn về cuộc sống này. Gần đây, một số nghiên cứu đã công bố một số khám phá mới về hạt nơtrinô. Cụ thể là nơtrinô có khối lượng chứ không phải là không khối lượng nhưng đã được tiên đoán. Các nơtrinô có khối lượng, nhưng hạt nơtrinô nặng nhất cũng chỉ bằng một phần triệu khối lượng của hạt tích điện nhẹ nhất. Việc neutrino có khối lượng nhỏ như vậy có thể là do chúng nhận được khối lượng từ một quy luật vật lý còn chưa biết, có thể liên quan đến lực thống nhất. Việc khảo sát chi tiết các tính chất hạt nơtrinô - khối lượng, cách thức chúng biến từ lọai này qua loại kia, và chúng có phải là phản hạt của chính mình không, v.v… - sẽ cho ta biết nơtrinô có phải là hạt vật chất thông thường không, hay lại là cái gì khác. Như vậy, ngành vật lý có thêm một hướng mới cũng như có thêm một nhiệm vụ mới, giải thích sự tồn tại khối lượng của hạt này trong các mô hình vũ trụ. Ngoài ra, Các nhà khoa học cần suy tính tới việc các quá trình vật lý trước đây có sự thay đổi hay không khi xuất hiện hạt nơtrinô có khối lượng? Trong tiều luận này, việc nghiên cứu hạt nơtrinô chỉ nhằm mục đích có thêm nhiều thông tin về hạt này. Do đó, tiểu luận bao gồm những nội dung chính sau đây: Lịch sử khám phá ra hạt nơtrinô Các đặc tính của hạt nơtrinô Các nguồn phát nơtrinô chủ yếu Việc thu nhận hạt nơtrinô trong các phòng thí nghiệm trên thề giới I. Lịch sử khám phá ra hạt nơtrinô 1. Giai đoạn trước nơtrinô Lịch sử khám phá ra hạt nơtrinô gắn liền với quá trình phóng xạ vì vậy trước hết cần điểm qua vài móc lịch sử trước khi con người tìm ra nơtrinô. Năm 1896 Henri Becquerel phát hiện ra hiện tượng phóng xạ từ các muối Urani, sau đó vợ chồng nhà bác học Pierre và Marie Curie đã tách được Radi nguyên chất, một nguyên tố phóng xạ mạnh hơn Urani. Năm 1899 Rutherford đã chỉ ra có hai loại phóng xạ là alpha và beta, đến năm 1900 Villard đã tìm ra loại thứ ba gọi là phóng xạ gamma. Năm 1902, vợ chồng Pierre và Marie Curie đã xác nhận chum phóng xạ beta thực chất là chùm electron, liên tiếp bản chất các chùm phóng xạ alpha cũng được xác nhận là các hạt nhân của He, và phóng xạ gamma là những photon mang năng lượng lớn (vài MeV). Chùm phóng xạ beta (là các electron) được tiên đoán chỉ là chùm electron được giải phóng đáng lý phải có giá trị năng lượng phù hợp với định luật bảo toàn. Tuy nhiên, sau khi nghiên cứu kĩ lưỡng, nhóm khoa học Lise Meitner, Otto Hahn, Wilson and von Baeyer, James Chadwick đã chỉ ra rằng năng lượng của các electron nằm trong miền liên tục. Việc tiếp tục tin vào định luật bảo toàn năng lượng hay không là một vấn đề được bàn cãi thời bấy giờ. Nhà bác học Niels Bohr vẫn tin vào định luật tổng quát này nhưng phải đợ đến năm 1930, Wolfgang Pauli mới đưa ra lời giải cho bài toán này. 2. Giai đoạn 1930 – 1940: khai sinh ra nơtrinô Hiện tại, chúng ta được biết hạt nơtrinô đã từng có 15 tỉ năm về trước, sau khi vũ trụ ra đời. Từ lúc đó, vũ trụ lien tục giãn nở, lạnh đi và các nơtrinô bắn theo mọi hướng. Về phương diện lý thuyết, các nơtrinô này hiện nay rất nhiều và chúng tham gia cấu thành bức xạ nền vũ trụ (nhiệt độ khoảng 1.9K). Ngoài ra các hạt nơtrinô khác cũng được sinh ra trong các ngôi sao hay trong các vụ nỗ. Tuy nhiên, ý tưởng về nơrinô chỉ xuất hiện vào năm 1930, khi Pauli đang ra sức bảo vệ định luật bảo toàn năng lượng. Ngày 4 tháng 12 năm 1930, tại hội thảo ở Tubingen, Pauli ...