نوترینو چیست؟ + فیلم

یک نوترینو یک فرمیون ( ذره ای بنیادی با اسپین نیمه صحیح) است که تنها تحت تاثیر نیروی هسته ای ضعیف و نیروی گرانش، بر هم کنش انجام می دهد. جرم نوترینو بسیار کوچک تر از جرم سایر ذرات بنیادین شناخته شده است.

اسپین از خاصیت‌های بنیادی ذرات زیراتمی است که معادل کلاسیک ندارد و یک خاصیت کوانتومی بشمار می‌آید.

نوترینو به علت خنثی بودن از نظر الکتریکی این چنین نام گذاری شده است. خنثی بودن الکتریکی به این معناست که این ذره تحت تاثیر نیرو های الکترومغناطیسی قرار نمی گیرد. دلیل دوم برای این نام گذاری این است که جرم سکون این ذره آنقدر کوچک (ino-) است که در ابتدا گمان می رفت برابر صفر باشد. نیروی ضعیف هسته ای بر هم کنشی بسیار کوتاه برد است، گرانش در مقیاس زیراتمی بسیار ضعیف است و نوترینو ها مشابه لپتون ها در بر هم کنش های قوی شرکت نمی کنند. در نتیجه نوترینو ها معمولا آزادانه و بدون این که تشخیص داده شوند در درون ماده معمولی حرکت می کنند.

نوترینو ها در سه نوع یا مزه وجود دارند:

1. الکترون نوترینو  V_e
2. میون نوترینو  V_μ
3. تاو نوترینو  V_T

که هر کدام به ذرات بنیادین الکترون، میون و تاو مرتبط هستند. همچنین هر ذره نوترینو دارای پادذره ای به نام آنتی نوترینو می باشد که این ذره نیز هیچ بار الکتریکی ندارد و اسپین آن نیمه صحیح است. نوترینو ها به گونه ای تولید می شوند که تغییری در عدد لپتونی به وجود نیاید. این به این معنی است که الکترون نوترینو ها همراه با پوزیترون ها( ضد الکترون ها) به وجود می آیند و آنتی الکترون نوترینو ها به همراه الکترون ها ایجاد می شوند.

نوترینو ها به چندین روش ایجاد می شوند که این روش ها عبارتند از: انواع خاصی از واپاشی هسته ای، در واکنش های هسته ای مانند آن هایی که در ستاره ها رخ می دهند، در راکتور های هسته ای، به هنگام برخورد پرتو های کیهانی با اتم ها و در ابرنواختر ها. بیشتر نوترینو هایی که در نزدیکی زمین هستند توسط واکنش های هسته ای که در خورشید رخ می دهد ایجاد شده اند. در هر ثانیه حدود 65 میلیارد ذره نوترینوی خورشیدی از یک سانتی متر مربع که به صورت عمود بر جهت خورشید قرار گفته باشد می گذرد.

مزه نوترینو ها در حال پرواز به طور مداوم نوسان می کند. این به این معنی است که اکترون نوترینویی که از طریق واپاشی پرتو بتا ایجاد شده ممکن است به صورت میون نوترینو و یا تاو نوترینو وارد اشکارگر شود. این نوسان نیازمند این است که مزه های مختلف نوترینو جرم های متفاوتی داشته باشند و اگرچه مقدار این جرم ها معلوم نیست ازمایش های نشان داده که مقدارشان بسیار ناچیز است. اندازه گیری های کیهان شناسی نشان داده که مجموع جرم این سه نوع نوترینو باید کمتر از یک میلیونم جرم الکترون باشد.

در ارتباط با نوترینو ها چندین زمینه تحقیقاتی فعال وجود دارد. آشکارگر های بزرگ نوترینو در کنار راکتور های هسته ای و یا در پرتو های نوترینویی حاصل از شتاب دهنده های ذرات تلاش می کنند تا جرم نوترینو ها را تعیین کنند و همچنین مقدار مشخصی برای اندازه و آهنگ نوسان بین مزه های مختلف نوترینو پیدا کنند. این ازمایش ها همچنین به دنبال تعیین وجود نقض CP در ارتباط با نوترینو ها هستند. معنای این عبارت این است که ایا قوانین فیزیک با نوترینو ها و آنتی نوترینو ها به صورت یکسان برخورد می کند و یا خیر. بسیاری به دنبال شواهدی از نوترینوی ساکن هستند. این نوع نوترینو در واقع مزه چهارم نوترینو هاست که مشابه سه مزه شناخته شده با ماده بر هم کنش ندارد. همچنین آزمایش هایی برای یافتن واپاشی دوگانه پرتو بتا بدون تولید نوترینو ها در حال انجام است که اگر چنین چیزی وجود داشته باشد به این معناست که نوترینو ها و آنتی نوترینو ها در واقع یک ذره هستند. بخش بعدی مربوط به آزمایش های کیهانی نوترینو ها است که از نوترینو های موجود در فضا برای درک بهتر جهان هستی استفاده می کند. نوترینو ها همچنین تنها کاندیدای شناخته شده برای ماده تاریک به خصوص ماده تاریک داغ محسوب می شوند.