Overleg:Neutrino
Onderwerp toevoegenMAX DE VOS FYSICA NR.:3 15/03/07 NEUTRINO’S: MEER NIETS DAN IETS Het neutrino is een ongeladen elementair deeltje uit het Standaardmodel. Het heeft een spin van 1/2 en is daarmee een fermion. Ze bewegen zich voort met een snelheid die die van het licht benadert. Lang werd gedacht dat de massa van het neutrino nul was. Maar experimentele resultaten van bijvoorbeeld de Super-Kamiokande detector hebben aangetoond dat hij groter dan nul is, al zijn er nog twijfels. De enige wisselwerking (interactie) die neutrino's vertonen is de zwakke kernkracht. Neutrino's zijn niet gevoelig voor de sterke kernkracht of elektromagnetische interacties, waardoor ze tot de leptonen behoren. Doordat het neutrino zo weinig interactie met materie heeft, kan het bijna ongehinderd door gewone materie heengaan. Een blok lood zou een lichtjaar dik moeten zijn om de helft van de neutrino's die er doorheen gaan tegen te houden. Neutrinodetectoren bestaan daarom uit heel grote hoeveelheden materiaal. Die zijn nodig om een paar neutrino's per dag uit de miljarden per seconde die er doorheen komen te kunnen detecteren. In het standaardmodel komen drie generaties neutrino’s voor:
de eerste generatie noemt men het neutrino of elektron-neutrino (νe : massa < 2.2 eV)
de tweede generatie het muon-neutrino (νμ : massa < 170 keV)
de derde generatie het tau-neutrino. (ντ : massa < 15.5 MeV)
Genaamd naar hun overeenkomstige leptonen partners in het standaardmodel. De beste metingen over het aantal generaties van neutrino’s is afkomstig van het observeren van het verval van een Z boson (boson= een deeltje met een heeltallige spin). Dit deeltje kan vervallen in elk soort neutrino en zijn antineutrino. Metingen van de levensduur van de Z boson hebben aangetoond dat het aantal lichte neutrinotypes (waar het „lichte“ betekent dat het een massa kleiner dan de helft van de Z massa heeft) 3 is. De overeenkomst tussen de 6 quarks in het standaardmodel en de 6 leptonen waarvan 3 neutrino’s geven bijkomend bewijs dat er exact 3 types bestaan. Neutrino’s worden altijd gecreëerd of gedetecteerd binnen een welbepaalde generatie ( elektron, muon, tau ). Hoewel in een fenomeen genaamd ‘neutrino flavor oscillation’ (letterlijk vertaald ‘neutrino generatie schommeling’), is een neutrino in staat te veranderen van generatie terwijl het een beweging maakt (in de zin van bewegen van punt A naar punt B). Dit is een gevolg van het feit dat de neutrino generatie ‘eigenstates’ (of vaste punten) niet dezelfde zijn als de neutrino massa ‘eigenstates’. Hier zijn de rode punten de ‘eigenstates’ want hun (x en y) waarden blijven dezelfde.
Dit staat een neutrino toe die als een elektron-neutrino geproduceerd is om op een plaats anders dan de plaats waar deze geproduceerd is te veranderen van naar de muon of tau generatie.
Neutrino’s ontstaan als gevolg van bepaalde radioactieve vervallen of nucleaire reacties zoals die van de zon,kernreactors of wanneer kosmische stralingen botsen tegen moleculen. Elk type neutrino heeft ook een antimaterie partner, in dit geval antineutrino’s. Elektronen neutrino’s of antineutrino’s ontstaan wanneer neutronen veranderen in protonen of vice versa. De meeste neutrino’s die door de aarde gaan zijn afkomstig van de zon. De zon zendt enorm veel neutrino’s uit in elke richting. Elke seconde gaan er door één kubieke centimeter ongeveer 70 biljoen (7x10^10) zonneneutrino’s en meer dan 50 triljoen zonne-elektron neutrino’s gaan door het menselijk lichaam elke seconde Neutrino bronnen: Kunstmatig gevormde neutrino’s. Een gemiddelde kerncentrale genereert meer dan 10^20 antineutrino’s per seconde. Sommige deeltjesversnellers zijn gebruikt geweest om neutrinostralen te creëren. De techniek is om protonen tegen een vast doelwit te doen botsen, waaruit dan geladen pions of kaons uit voorkomen. Deze onstabiele deeltjes worden dan magnetisch naar een lange tunnel geleid waar ze tijdens hun vlucht vervallen en dus een straal van neutrino’s uitzenden. Atoombommen zenden ook grote hoeveelheden neutrino’s uit. Geologisch geproduceerde neutrino’s, deze neutrino’s worden geproduceerd als gevolg van de natuurlijke achtergrondstraling.
Atmosferisch geproduceerde neutrino’s, deze zijn het gevolg van de interactie tussen kosmische straling en atoomkernen in de atmosfeer van de aarde, waardoor er regens van deeltjes ontstaan die vaak onstabiel zijn en dus neutrino’s produceren wanneer ze vervallen.
zonneneutrino’s, ontstaan bij de kernfusie die de zon en andere sterren van energie voorzien. wanneer vier protonen fusioneren om één heliumatoom te bekomen moeten twee protonen worden omgezet tot neutronen. Deze overgangen zorgen voor één elektronen neutrino elk. Supernova’s. Neutrino’s zijn een belangrijk product van supernovae. In dergelijke gebeurtenissen is de druk bij de kern zo hoog (1014 g/cm ³) dat de degeneratie van elektronen niet genoeg is om te verhinderen dat protonen en elektronen gecombineerd worden om een neutron en een elektronenneutrino te vormen. De meeste energie van een supernova wordt weg gestraald in de vorm van een explosie aan neutrino’s. Kosmische achtergrondstraling. Men denkt dat, net zoals er kosmische microgolf achtergrondstraling is overgebleven van de Big Bang, er ook een achtergrond van lage energie neutrino’s is. In 1980 werd voorgesteld dat deze verantwoordelijk zijn voor de ‘zwarte massa’ in het heelal. Ze hebben 1 voordeel meer dan alle andere kandidaten … ze bestaan. Hoewel er veel theoretische problemen zijn.
Bronnen: Wikipedia Onderwerpen op wikipedia (Nederlandstalig) Neutrino’s (weinig informatie gevonden) Onderwerpen op wikipedia (Engelstalig) Neutrino’s: (bijna alle informatie gevonden) Opgezochte onderwerpen om Neutrino’s te verstaan: • Helilicity, Neutrino oscillation, Spin, eigenstates, chirality, leptonen, fermionen, electron, muon, tau, anti-neutronen