Neutrino

Archiu:First neutrino observation.jpg

Neutrino

El neutrino (terme que en italià significa ‘neutró menut’), descobert per Clyde Cowan i Frederick Regnes, és una partícula subatòmica de tipo fermiónico, sense càrrega i en espin ½. Des de principis de el XXI, despuix de varis experiments portats a terme en les instalacions del Observatori de Neutrinos de Sudbury (SNO), en Canadà, i en el Super-Kamiokande en Japó, entre uns atres, se sap, contrariant al model electrodébil, que estes partícules tenen massa, pero molt menuda, i que és molt difícil medir-la. Fins a 2016, la cota superior de la massa dels neutrinos és 5,5 eV/c², lo que significa menys d'una milmillonésima part de la massa d'un àtom d'hidrogen. La seua conclusió es basa en l'anàlisis de la distribució de galàxies en l'univers i és, segons afirmen estos científics, la mida més precisa fins ara de la massa del neutrino. Ademés, la seua interacció en les demés partícules és mínima, per lo que passen a través de la matèria ordinària sense a penes pertorbar-la.

Un fenomen conegut com oscilació de neutrinos, açò és, la possibilitat de transformacions entre els tres tipos de neutrinos existents, implica que els neutrinos tenen massa, i això té importants conseqüències en el model estàndar de la física de partícules. En el model estàndar els neutrinos no tenen massa i, per tant, deu modificar-se.

En tot cas, els neutrinos no es veuen afectats per la força electromagnètica ni la nuclear forta, pero sí per la força nuclear dèbil i per la gravitatoria.^{cita requerida}

Història

L'existència del neutrino va ser proposta en 1930 pel físic Wolfgang Pauli per a compensar l'aparent pèrdua d'energia i moment llineal en la desintegració β dels neutrons segons la següent equació:

$\mathrm{n}\to {\mathrm{p}}^{+}+{\mathrm{e}}^{-}+{\overline{\nu }}_e$

Wolfgang Pauli va interpretar que tant la massa com l'energia serien conservades si una partícula hipotètica denominada «neutrino» participara en la desintegració, incorporant les cantitats perdudes. Desafortunadament, esta partícula hipotèticament prevista havia de ser sense massa, ni càrrega, ni interacció forta, per lo que no es podia detectar en els mijos de l'época. Açò era el resultat d'una secció eficaç molt reduïda (${\sigma }_{\mu }\sim 10^{-44}{\text{cm}}^2$). Durant 25 anys, l'idea de l'existència d'esta partícula solament es va establir de forma hipotètica.

De fet, és molt chicoteta la possibilitat de que un neutrino interactue en la matèria, ya que, segons els càlculs de física quàntica, seria necessari un bloc de plom d'una llongitut d'un any llum (9,46 billons de quilómetros) per a detindre la mitat dels neutrinos que ho travessaren.

En 1956 Clyde Cowan i Frederick Regnes varen demostrar la seua existència experimentalment. Ho varen fer bombardejant aigua pura en un fes de 10¹⁸ neutrons per segon. Varen observar l'emissió subsegüent de fotons, quedant aixina determinada la seua existència. A este ensaig, se li denomina experiment del neutrino.

En 1962 Leon Max Lederman, Melvin Schwartz i Jack Steinberger varen mostrar que existia més d'un tipo de neutrino en detectar per primera volta al Neutrino muónico. En l'any 2000 va ser anunciat per part de la Colaboració DONUT en Fermilab el descobriment del Neutrino tauónico. La seua existència ya havia segut predita, ya que els resultats de la decaiguda del bosón Z medits per LEP en CERN eren compatibles en l'existència de 3 neutrinos.

En setembre de 2011, la colaboració OPERA va anunciar que l'anàlisis de les mides per a la velocitat dels neutrinos en el seu experiment tirava valors superlumínicos. En particular, la velocitat d'una certa classe de neutrino podria ser un 0,002 % major (6 km/s) que la de la llum, constituint l'anomalia de neutrinos superlumínicos, en contradicció en la teoria de la relativitat. No obstant, el mateix organisme va reconéixer mesos despuix que a l'hora de la mida de la distància recorreguda pels neutrinos va haver un fallo en el sistema de posicionament (GPS), en tindre un cable desconectat, per lo que la mida de la velocitat superlumínica ha segut descartada.

Classes

Existixen tres tipos de neutrinos associats a cada una de les famílies leptónicas (o sabors): neutrino electrònic ( ${\nu }_e$ ), neutrino muónico ( ${\nu }_{\mu }$ ) i neutrino tauónico ( ${\nu }_{\tau }$ ) més les seues respectives antipartículas.

Els neutrinos poden passar d'una família a una atra (és dir, canviar de sabor) en un procés conegut com oscilació de neutrinos. L'oscilació entre les distintes famílies es produïx aleatoriament, i la provabilitat de canvi sembla ser més alta en un mig material que en el buit. Donada la aleatorietat del procés, les proporcions entre cada u dels sabors tendixen a repartir-se per igual (1/3 del total per a cada tipo de neutrino) a mida que es produïxen successives oscilacions. Va ser este fet el que va permetre considerar per primera volta l'oscilació dels neutrinos, ya que en observar els neutrinos procedents del Sol (que deurien ser principalment electrònics) es va trobar que solament aplegaven un terç dels esperats. Els dos terços que faltaven havien oscilat als atres dos sabors i, per tant, no varen ser detectats. Est és el cridat «Problema dels neutrinos solars».

L'oscilació dels neutrinos implica directament que estos tenen una massa no nula, ya que el pas d'un sabor a un atre solament pot donar-se en partícules massives. Açò es deu a que, per a partícules de massa nula, el temps propi és zero, lo que implica que, des del punt de vista de la partícula, tota la trayectòria és recorreguda en el mateix instant de temps, lo que no dona marge a un canvi d'estat en algun punt d'ella.

Vore també

• Antineutrino
• Neutrino electrònic
• Neutrino tauónico
• Neutrino muónico
• Experiment del neutrino
• Llistade partícules
• Anomalia de neutrinos superlumínicos
• Takaaki Kajita

Bibliografia

• Neutrino properties. Extret de (2010).37doi:10.1088/0954-3899/37/7A/075021., review del Particle Data Group en 2010.