Ядерное оружие | Теория атома Недвижимость в аренду. Продажа - снять офис в Москве. | Испытания ядерного оружия | Испытания в атмосфере | Средства доставки | Разное | Фотоальбом | Ядерный потенциал США | Россия | Англия | Франция | Индия| Пакистан | Китай | Остальные Ядерная физика | Реактор РБМК-1000 | Реактор ВВЭР | Реактор БН-600 Юбилей атомной энергетики | Лекции | АЭС Учебник Excel Главная

Тождественны ли нейтрино и антинейтрино?

    нейтриноe и антинейтриноe являются соответственно частицей и античастицей. Для выяснения вопроса являются ли нейтриноe и антинейтриноe тождественными частицами или нет, Р. Дэвисом в 1955 г. был поставлен эксперимент по регистрации реакции

антинейтриноe + n----> p + e-.

(1)

Если нейтриноe и антинейтриноe являются тождественными частицами, то реакция (1) должна наблюдаться и сечение ее должно быть ~10-43 см2. Так как в природе нет нейтронных мишеней   эксперимент можно было поставить только на нейтронах, входящих в состав атомного ядра.
    В 1946 г. Б. Понтекорво предложил использовать для этой цели реакцию:

антинейтриноe + 37Cl----> e- + 37Ar.(2)

Если процесс (1) возможен, то под действием потока антинейтрино из реактора один из нейтронов, входящих в состав ядра 37Cl, превращается в протон, что приводит к образованию радиоактивного изотопа 37Ar с периодом полураспада 35.04 дня. В результате e--захвата 37Ar переходит в 37Cl, при этом испускаются электроны Оже с энергией 2.8 кэВ.
    Для регистрации процесса (2) необходимо было использовать большую массу мишени, т.к. по оценкам в случае тождественности нейтрино и антинейтрино, сечение реакции должно было составлять ~0.9*10-43 см2. В качестве мишени использовалось около 4000 литров раствора четырехлористого углерода. Каждый сеанс облучения продолжался 2 месяца. Была разработана специальная методика извлечения изотопа 37Ar из огромного объема мишени. Выделенный аргон помещался затем в низкофоновый пропорциональный счетчик для регистрации его радиоактивности.
    Для величины измеренного экспериментального сечения была получена верхняя оценка

sigma.gif (61 bytes)эксп < 0.25*10-44 см2,

что почти в 45 раз меньше, чем ожидалось увидеть, если бы нейтрино и антинейтрино были бы тождественными частицами.
    Таким образом, из опыта Дэвиса следовало, что нейтриноe и антинейтриноe разные частицы.
    Другим более точным методом проверки тождественности нейтриноe и антинейтриноe является исследование реакций

нейтриноe + N----> e+ + X,(3)
нейтриноe + N----> e- + X(4)

под действием нейтрино, образующихся при распаде K+-мезонов

K+----> e+нейтриноepi0.

X - совокупность всех остальных частиц, образующихся в реакциях (3) и (4). Если нейтрино и антинейтрино являются тождественными частицами, то при облучении нуклонов должно образовываться примерно одинаковое количество электронов и позитронов.
    События, вызванные реакциями (3) и (4) регистрировались с помощью пузырьковой камеры. Идентифицировались случаи реакции с электроном и позитроном в конечном состоянии. Оказалось, что при облучении пузырьковой камеры пучком нейтрино образуются только электроны. Позитроны не наблюдались. С помощью этого метода было показано, что перекрытие состояний <нейтриноe|антинейтриноe> составляет меньше десятых долей процента.
    Наиболее точным методом, с помощью которого можно установить тождественность нейтрино и антинейтрино является наблюдение безнейтринного двойного бета-распада

(A,Z) ----> (A,Z+2) + e+ + e-.

Нейтрино, образовавшееся при бета-распаде одного из нейтронов ядра (A,Z) взаимодействует с другим нейтроном образовавшегося ядра (A,Z+1). В результате такого процесса, который возможен только в случае, если нейтрино и антинейтрино тождественны, рождаются 2 электрона, а заряд ядра увеличивается на две единицы.
    Все попытки обнаружить безнейтринный двойной бета-распад пока окончились безрезультатно, что дало ограничение на перекрытие состояний

|<нейтриноe|антинейтриноe>| < 10-12.

    В готовящемся эксперименте NEMO-3 по поиску безнейтринного двойного бета-распада используется 20 м2 фольги, изготовленной из 10 кг молибдена, обогащенного изотопом 100Mo. Установка позволит достичь чувствительности по периоду полураспада предполагаемого безнейтринного двойного бета-распада в 1025 лет. Это позволит определить массу нейтрино на уровне 0.1 эВ.
    Экспериментальные данные позволяют сделать вывод, что электронное нейтрино и электронное антинейтрино являются различными частицами. Электронное нейтрино всегда в конечном состоянии появляется в паре с позитроном, а электронное антинейтрино - в паре с электроном. При облучении нуклонов в пучке нейтрино в конечном состоянии всегда наблюдаются электроны. Если реакция происходит под действием антинейтрино, среди продуктов реакции всегда присутствуют позитроны, и никогда не наблюдаются электроны.
    Различие в свойствах нейтрино и антинейтрино можно описать, если ввести еще одно внутреннее квантовое число - электронный лептонный заряд Le, приписав электрону и электронному нейтрино значение L= +1, античастицам позитрону и электронному антинейтрино приписав L= -1 и постулировав закон сохранения лептонного заряда (числа). Из закона сохранения лептонного числа следует какие реакции с участием нейтрино возможны, а какие запрещены.

Аналитическая геометрия плоскости и поверхности люки под плитку Курс лекций Векторная алгебра. Электронные учебники - MATLAB Компьютерная математика Maple Выходные в Туле: все на выпуск! - Слобода - Тула .Лекции первого семестра первого курса Дифференциальное исчисление функции Дифференциальные уравнения первого порядка Теория вероятностей. Основные понятия Математический анализ Двойной интеграл Геометрический смысл производной Числовые ряды Степенные ряды Аналитическая геометрия Функции графики задачи Курс лекций Примеры задачи Интегрирование и дифференцирование матрицы