ニュートリノ 亜原子粒子であり、素粒子または基本粒子でもあります。言い換えれば、それは原子よりも小さく、より小さなサブユニットで構成されていません.スピンが1/2の粒子であるフェルミ粒子です。ニュートリノの記号はギリシャ文字の ν (ν) です。
ニュートリノと呼ばれる理由
「ニュートリノ」という言葉は「小さな中性のもの」を意味し、この粒子の 2 つの性質を反映しています。まず、電気的に中性です (名前の「neutr-」の部分)。第二に、非常に小さい (「-ino」、静止質量がほぼゼロです。
ニュートリノの事実
- ニュートリノは中性電荷を持ち、質量は非常に小さいです。その質量は、質量が 9.1×10 キログラムの電子よりも少なくとも 6 桁小さいと推定されています。ニュートリノの正確な質量はまだ測定されていません。
- ニュートリノは光速に近い速度で移動します。
- ニュートリノは重力と弱い核力 (弱い相互作用) にのみ反応します。このため、物質と相互作用することはほとんどありません。
- たとえば、毎日何十億ものニュートリノが体を通り抜けます。それにもかかわらず、科学者は、(私たちの太陽からの) 太陽ニュートリノは、生涯を通じて人間と相互作用するのは 1 つだけであると推定しています。
- 現在、ニュートリノには電子、ミューオン、タウの 3 つの「フレーバー」が知られています。ニュートリノは、これら 3 つのフレーバーの間で振動します。反物質粒子もあります:反電子 (反ニュートリノ)、反ミューオン、反タウ。
- 他のニュートリノのフレーバーがあるかもしれません。たとえば、科学者は無菌ニュートリノの存在を予測しています。無菌ニュートリノは重力とのみ相互作用し、弱い核力とは相互作用しません。
- ニュートリノは非常にありふれたものです。それらは核反応から来ます。ソースには、太陽やその他の星、超新星、核崩壊、核分裂、核融合が含まれます。
- 中性子と同様に、ニュートリノは重い原子核の核分裂を引き起こします。研究室では重水素のニュートリノ分裂のみが観測されていますが、このプロセスは星の中で起こる可能性が高く、元素の同位体の存在量に影響を与えます。
- 科学者は、太陽放射の 2% から 3% がニュートリノの形をとっていると推定しています。超新星のエネルギーの約 99% がニュートリノとして放出されます。
- ニュートリノを使って昼夜を問わず太陽を見る研究者。彼らは夜になると地球を通過します。ニュートリノの画像に基づいて、天文学者は、核反応が太陽のコアでのみ発生することを知っています。これは、その内部の 20 ～ 25% です。
- ニュートリノは熱い暗黒物質かもしれません。つまり、光を放出も吸収もしないため、暗く見えます。それでも、彼らはエネルギーを持っているので、熱いです.
発見と歴史
ヴォルフガング・パウリは、1930 年にベータ崩壊におけるエネルギー保存の手段としてニュートリノの存在を提案しました。パウリとエンリコ フェルミは、1932 年と 1933 年の科学会議で、仮説上の粒子をニュートリノと呼びました。
ニュートリノ検出
ニュートリノは物質とほとんど相互作用しないため、検出は困難な作業です。基本的に、粒子は小さすぎて直接検出するには反応しません。科学者は可能な粒子や放射線を探します 観察され、測定されます。
Wang Ganchang は、1942 年に実験的なニュートリノ検出にベータ キャプチャを使用することを提案しました。ニュートリノの発見は、1995 年のノーベル賞につながりました。 Cowan-Reines ニュートリノ実験では、原子炉内のベータ崩壊によって生成されたニュートリノを放出しました。これらのニュートリノ（実際には反ニュートリノ）は陽子と反応し、中性子と陽電子を形成しました。反応性の高い陽電子はすぐに電子に遭遇した。陽電子-電子消滅と中性子生成から放出されたガンマ線は、ニュートリノの存在の証拠を与えました.
自然界で最初にニュートリノが発見されたのは、1965 年に南アフリカのイースト ランド金鉱の地下 3 キロメートルにある部屋でした。梶田隆明とアーサー・B・マクドナルドは、ニュートリノ振動を発見し、ニュートリノに質量があることを証明したことで、2015 年のノーベル物理学賞を共有しました。
現在、最大のニュートリノ検出器は、日本のスーパーカミオカンデ III です。
実用的なアプリケーション
ニュートリノの低質量と中性電荷は、他の形態の放射線が透過できない場所を探索するためのプローブとして最適です。たとえば、ニュートリノは太陽のコア内部の状態を検出します。これは、ほとんどのニュートリノが高密度の物質を通過するためです。一方、フォトン (光) はブロックされます。ニュートリノ プローブのその他のターゲットには、地球のコア、天の川銀河のコア、超新星などがあります。
2012 年、科学者はニュートリノを使用して 780 フィートの岩石を通して最初のメッセージを送信しました。理論的には、ニュートリノは、ほぼ光速で最も密度の高い物質を介してバイナリ メッセージを送信できます。
ニュートリノは崩壊しないため、ニュートリノを検出してその経路をたどることで、科学者は宇宙で非常に遠くにある物体を見つけることができます。そうでなければ、ニュートリノの研究は暗黒物質を理解し、素粒子物理学の標準モデルを拡張するために不可欠です。
参考文献
- アルベリコ、ワンダ マリア。 Bilenky、サモイル M. (2004)。 「ニュートリノの振動、質量、および混合」。 粒子と原子核の物理 . 35:297–323。
- バリノフ、V.V.;ら。 (2022)。 「無菌移行に関するバクサン実験（BEST）の結果」。物理。 Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ． 128(23):232501. doi:10.1103/PhysRevLett.128.232501
- 閉じる、フランク (2010)。 ニュートリノ （ソフトカバー版）。オックスフォード大学出版局。 ISBN 978-0-199-69599-7.
- メルテンス、スザンヌ (2016). 「直接ニュートリノ質量実験」。 Journal of Physics:カンファレンス シリーズ . 718 (2):022013. doi:10.1088/1742-6596/718/2/022013
- ティプラー、ポール・アレン。 Llewellyn、Ralph A. (2002)。 現代物理学 （第4版）。 W・H・フリーマン。 ISBN 978-0-7167-4345-3.
