Tìm hiểu về hạt neutrino

Nghiên cứu nơtrinô va chạm proton. II. Các đặc tính hạt nơtrinô Spin và điện tích: Nơtrinô có spin bán nguyên nên nó là hạt fermion. Vì là hạt lepton trung hoà điện, nên nơtrinô không tham gia tương tác mạnh cũng như tương tác điện từ, chỉ thông qua tương tác yếu và hấp dẫn.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Tìm hiểu về hạt neutrino Nghiên cứu nơtrinô va chạm proton.II. Các đặc tính hạt nơtrinô Spin và đi ện tích: Nơtrinô có spin bán nguyên nên nó là hạt fermion. Vì là hạt lepton trung hoà điện, nên nơtrinô không tham gia tương tác mạnh cũng như tương tác điện từ, chỉ thông qua tương tác yếu và hấp dẫn. Các đo đạt các đặt tính của hạt nơtrinô chủ yếu dựa vào việc quan sát phân rã của hạt Z boson. Hạt Z này có thể phân rã ra bất kì loại nơtrinô nào và phản hạt của nó và có thể có nhiều loại nơtrinô hơn, có thời gian sống ngắn hơn hạt Z. Việc đo đạt thời gian sống của hạt Z chỉ ra có 3 loại nơtrinô nhẹ ( nghĩa là có khối lượng nhỏ hơn 1/2 khối lượng hạt Z). Trong mô hình chuẩn, sử tương quan giữa 6 quark và 6 lepton (trong đó có 3 nơtrinô) đã hướng các nhà vật lý tới suy nghĩ là có 3 loại nơtrinô. Tuy nhiên, những bằng chứng thực chất của vấn đề tại sao chỉ có bai loại nơtrinô vẫn là bài toán chưa có lời giải thoả đáng. Fermion Kí hiệu Khối lượng Thế hệ thứ nhất (electron) Nơtrinô electron Phản hạt nơtrinô electron Khối l ượng nơtrinô: Theo mô hình chuẩn, nơtrinô được giả thiết là không cókhối lượng, mặt dù việc thêm khối lượng của nơtrinô vào mô hình không phải quákhó. Trên thực tế, tất cả các hiện tượng giải thích các thí nghiệm yêu cầu khốilượng của nơtrinô bằng không. Tuy nhiên, theo mô hình thuyết Big Bang tiên đoànphải tồn tại một tỉ lệ phù hợp giữa số hạt nơtrinô và số photon trong bức xạ nền vũtrụ. Nếu tổng năng lượng của ba loại nơtrinô vượt quá giá trị trung bình 50eV/nơtrinô, khối lượng trong vũ trụ sẽ quá nhiều dẫn tới suy sụp. Giá trị giới hạncó thể được loại trừ nếu giả thiết nơtrinô không bền, tuy nhiên với mô hình chuẩnthì điều này rất khó xảy ra. Một yêu cầu nghiêm ngặt khác từ việc phân tích các sốliệu từ vũ trụ như bức xạ nền vũ trụ, việc nghiên cứu ngân hà, và phổLyman-alpha…cho thấy khối lượng nơtrinô phải nhỏ hơn 0.3 eV. Năm 1998, kếtquả nghiên cứu tại máy dò nơtrinô Super-Kamiokande xác định rằng thực chấtnơtrinô có những dao động “mùi” vì vậy có khối lượng. Các thí nghiệm chỉ nhạyvới sự sai biệt bình phương khối lượng. Sự sai biệt này rất nhỏ, nhỏ hơn 0.05 eV(vào năm 2005). Hơn nữa, những yêu cầu ngụ ý rằng nơtrinô nặng nhất có khốilượng ít nhất là 0.05 eV nhưng không lớn hơn 0.3 eV. Ước lượng chính xác nhấtcho sự khác biệt bình phương khối lượng của hai trạng thái của nơtrinô vào năm2005 của nhóm KamLAND là . Năm 2006, phòng thínghiệm MINOS đo đạt sự dao động từ chùm nơtrinô tau mạnh xác định sự sai biệtbình phương khối lượng của hai trạng thái 2 và 3 là phù hợpvới kết quả của Super-Kamiokande. Những nổ lực gần đây của các nhóm là xácđịnh thang khối lượng tuyệt đối của nơtrinô trong phòng thí nghiệm. Các phươngpháp được áp dụng bao gồm phân rã beta hạt nhân. Quan sát các tia vũ trụ*Một vài kết quả nghiên cứu của các nhóm:Khối lượng của (đơn vị eV) được xác định trong phân rã beta của TritiTa thấy kết quả của Mainz và Trosisk chấp nhận được. Tính phân cực: Các kết qủa thực nghiệm cho thất tất cả nơtrinô có phân cực trái (spin ngược chiều với moment) và các phản hạt nơtrinô đều phân cực phải. Trong giới hạn không khối lượng, chỉ có một hướng phân cực được quan sát. Tuy nhiên, sự tồn tại của nơtrinô có khối lượng làm cho vấn đề thêm phức tạp một chút. Nơtrinô được sinh ra trong tương tác yếu như trạng thái riêng của toán tử phân cực. Tuy nhiên, tính phân cực của nơtrinô có khối lượng không phải là không thây đổi trong quá trình chuyển động. Những nơtrinô tự do truyền đi như trạng thái chồng chập của hai trạng thái riêng phân cực trái và phân cực phải. Sự chuyển đổi qua lại giữa các nơtrinô: Các hạt quark thật sự không phải là độc lập với nhau, có trạng thái trộn giữa các trạng thái đơn lẽ này. Tương tự các hạt nơtrinô cũng vậy, nếu chúng có khối lượng thì nơtrinô chuyển động trong không gian thật chất là trạng thái pha trộn giữa ba trạng thái , và theo các qui luật lượng tử. Điều này gọi là sự dao động giữa các nơtrinô. Sự chuyển đổi qua lại giữa các thế hệ nơtrinô có thể giúp để giải thích sự thiếu hụt trong các số liệu quan sát được của dòng nơtrinô mặt trời và cũng là mộttrong những bằng chứng cho thấy nơtrinô có khối lượng. Nhiều thí nghiệm trong các nhà máy hạt nhân cũngnhư trong các máy gia tốc đã cố gắng để thăm dò hướng này hơn 20 năm nhưng vẫn chưa cho kết quả khả quan. Gần đây, từ năm 1996 ngày càng nhiều công trình về sự chuyển đổi được công bố.III. Các nguồn nơtrinô 1. Nơtrinô mặt trời:Các nơtrinô này được sinh ra trong các quá trình nhiệt hạch trong các sao, có nănglư ...