Miről lsz szó Korai történt, sérülő (?) mgmaradási tétlk utrínó, antinutrínó A lptonok családja A nutrínó sztori A lptontöltés mgmaradása utrínó közvtln kimutatása kísérlttl ap nutrínó rjtély, és magyarázási kísérlt Atmoszfrikus nutrínók rjtély utrínó ízrzgés (oszcilláció) Látjuk a ap blsjét Korai történt: 94: Chadwick fdzt fl, hogy az lktronok spktruma folytonos a 4 Pb (RaB) bomlásánál. Mágnss spktrométrrl. Értlmzés (Ruthrford): a kltkző lktronok mind azonos nrgiájúak, d az anyagban nrgiát vszítnk. 4 β 4 8Pb 83Bi E0 M Pb M Bi M 97: Ellis és Woostr kísérlt: mérték a 0 Bi (RaE) bomlásánál kibocsátott tljs nrgiát diffrnciális kalorimétrrl, amly mindn lktront mgállít trmolm a blsjébn. E 0 = 050 kv a tömgkülönbségből kiszámítva. E mért = 344±34 kv minta rfrncia Hova lsz az nrgia /3 a? fűtés c 3 D nmcsak az nrgia hiányzott! 4 Prdült sm marad mg? C 4 6 7 J: 0ħ ħ +½ħ (??) 6 6 Lndült sm marad mg? H Li Ködkamra flvétl Ötltk a rjtély mgoldására:. Bohr, J.C. Slatr, L.D.Landau: a mgmaradási törvényk nm érvénysk a mikrovilágban, csak statisztikusan! (Hmm ) 930: W. Pauli lvl: a nutron hipotézis M<<M proton, smlgs, spin=/ Soha nm fogjuk közvtlnül mgfigylni (Pauli) 933: E. Frmi átnvzt nutrínóra, miután Chadwick 93 bn flfdzt a nhéz nutront (M n M proton ) L nutroni di Chadwick sono grand. L nutroni di Pauli rano piccol; gli dvono star chiamato nutrini. Szalay Sándor & Csikai Gyula (Dbrcn) 4
A pozitron flfdzés C. D. Andrson (93) kozmikus sugárzásban (obl díj 936) Pozitron bomlás flfdzés F. Joliot Curi és Irn Curi (934) (obl díj 935) 7 4 30 3Al H5P n A pozitron bomlás nrgiaspktruma is folytonos 30 5 4 Itt is kll lgyn nutrínó kibocsátás! Vajon z ugyanolyan nutrínó? P 30 Si (E ) Andrson ködkamra flvétl 64 9 E (MV) Cu 5 Kttős béta bomlás 9 Mo nm tud bomlani, mivl 9 b magasabb nrgiájú. Azonban, 9 Zr nrgiája alacsonyabb, így ha Z= ugrást tnn, akkor az nrgtikailag kdvzőbb lnn! A A A nutrínómnts kttős béta bomlás Z X Z Y Végbmhtn, ha a nutrínó a saját antirészcskéj lnn: A A Z X Z K m sikrült még mgfigylni. T A A / >0 5 év Z K Z Y Dirac (98): fls spinű részcskéknk vannak antirészcskéi (pl. lktron pozitron). A nutrínómnts kttős béta bomlás hiánya mutatja, hogy az lktron és a pozitronbomlásban kltkző nutrínók különbözők. utrínó antinutrínó 6 A lptonok három családja 897: J. J. Thomson: az lktron ( ) flfdzés 930: W. Pauli: az lktron nutrínó ( ) fltétlzés 936: C. D. Andrson: a muon ( ) (m 00 m ) flfdzés 96: Ldrman, Schwartz, Stinbrgr: (obl díj: 936) a nutrínó ( ) flfdzés 975: M. L. Prl (SLAC, USA): (obl díj: 988) a tau () részcsk (m 3500 m ) flfdzés (obl díj: 995) 000: DOUT kísérlt (Frmilab, USA) a tau nutrínó ( )flfdzés A lptonok családja Töltött lpton Tömg Smlgs lpton Tömg lktron ( ) m lktron nutrínó ( )? 0 müon ( ) 00 m müon nutrínó ( )? 0 tau részcsk ( ) 3500 m tau nutrínó ( )? 0 + az antirészcskéik! ízk 7 Lpton töltés és mgmaradása Ugyanabban az évbn (953) 3 fizikus is flfdzt függtlnül: Marx György : 953 január (némtül publikálta) J. B. Zldovich (szovjt) : 953 július (oroszul publikálta) H.M. Mahmoud és E.J. Konopinsky (USA) : 953 novmbr (angolul publikálták) L L L L lktron müon tau + a részcskékr A lpton töltés családokra = az antirészcskékr, és 0 a nm lptonokra. Mgmaradási törvény érvénys a tljs lpton töltésr! (Sok rakciónál még az gys íz családokra külön is) 8
0 0 0 ~ 0 0 Példák a lpton töltés mgmaradására Pion bomlás L Müon bomlás Atmoszfrikus nutrínók L L (Hasonló a ngatív pion bomlása is) Egy pion bomlásából kltkző nutrínók íz aránya: ~ ~ 9 utrínó közvtln kimutatása (Davis kísérlt) A A utrínó klttt rakció: ν ZXZ Y kis valószínűségű! Probléma: nagy mnnyiségű X kll kvés Y atom kltkzik Hogy lht lválasztani és dtktálni? X és Y vgyilg nagyon különböző kll lgyn 37 37 Cl Ar 7 Forrás: ap 8 Y lgyn radioaktív 37 37 8 Ar 7Cl (T ½ = 35 nap, lktronbfogás) 4 4H H 6, MV Kltkzés: 4,8 0 3,MV J apállandó: 360 W/m = 0,36 J/(cm s) 0 ap nutrínók fluxusa a Földön: 4,8 0 0,36 6,530 cm s Bruno Pontcorvo (93 993) 0 R. Davis, J. Bahcall Homstak kísérlt 957 994 (obl díj 00) 478 m föld alatt gy lhagyott aranybányában! Dél Dakota (USA) R. Davis (94 006) R. Davis, J. Bahcall Homstak kísérlt (folyt.) SU = 36 0 37 Cls Erdményk: Várt érték: 8, ±,8 SU Mért érték,65±0,3 SU ap nutrínó gység ap nutrínók rjtély mért várt 3 C Cl 4 Kísérltk a rjtély mgoldására: Kísérlti hiba? EM! Egyéb nutrínó kísérltk mgrősíttték az rdményt! (Wikipdia: 47 kísérlt, nm tljs lista ) Hibás a ap modll? (pl. pulzál a ap?) 07.03.08 http://www.bnl.gov/bnlwb/raydavis/imags/hirs/rcovry_schmatic.gif Országos Fizikatanári Ankét, Gödöllő 3
Pulzáló ap hipotézis Ahol a fúzió lzajlik: mag (5 000 000 K) Innn jönnk a nutrínók Enrgia transzport a apon blül! Amit látunk : ap flszín (5500 K) Itt bocsátódik ki az nrgia sugárzással, ami a napállandó szrint a Földr jut. utrínó távcső? Sokzr évig is ltarthat!) A ap szrkzt http://www.tananyag.almasi.hu/ojudit/ap/ ap/a_nap_szrkzt_lmi/imag00.jpg sugárzás Pulzáló idő ap fúzió idő most 3 Atmoszfrikus nutrínók rjtély ~ ~ ~ ~ ~ Figylmb vév a lhtségs korrkciós tényzőkt: ~ ~,63 ~ 50 km 4 Kamiokand és Supr Kamiokand (Japán) kísérlt 000 m flszín alatt gy bányában 50000 t tiszta víz 46 db fotolktron sokszorozó A dtktálás lv: Csrnkov sugárzás Töltött részcsk gyorsabban halad, mint az lktromos zavar trjdés (közgbli fénysbsség). Fénykúp Kamiokand és Supr Kamiokand (Japán) kísérlt utrínók mglökhtnk lktronokat (gyng kölcsönhatással) (rugalmas szórás), vagy ~ müonokat klthtnk, pl. p n (csak müon nutrínók!) Irányérzékny (Csrnkov sugárzás miatt) Atmoszfrikus nutrínók rdmény: Kísérlt Elmélti várakozás Elktron nutrínók 93,0±9,6 88,5 Müon nutrínók 85,0±9,3 44,0 Magyarázat, amly mindkét rjtélyt mgoldja: nutrínó oszcilláció A lénygt jobban kifjzi: nutrínó ízrzgés Különbségt tud tnni és között!,63 müon gyűrű lktron gyűrű 5 6 4
utrínó ízrzgés (oszcilláció) (obl díj 05) Tipikus kvantummchanikai ffktus E pc m c 0 Kövtkzmény: különböző m 0 és p hz különböző frkvncia tartozik. Analógia: vktorok és komponnsik A nutrínó tér 3 dimnziós: Ez az íz szrinti koordinátarndszr Tgyük fl, hogy van gy tömg szrinti rndszr is, különböző tömgkkl. Kltkzés és lnylődés íz szrint Trjdés: tömg szrint E h f Részcsk tljs nrgiája 3 állapotfüggvény frkvnciája A kicsit különböző tömgk miatt más a tömg komponnsk nrgiája, más a frkvnciája is trjdés során összkvrdnk! 7 utrínó ízrzgés (oszcilláció) (folytatás) A kicsit különböző tömgk miatt más a tömg komponnsk nrgiája, más a frkvnciája is trjdés során összkvrdnk! A összkvrdés miatt mgjlnnk más ízű nutrínók is. Ráadásul a különböző lndültűk nrgiája és így frkvnciája még inkább különböző azonos valószínűségű lsz mindgyik! Indulás a Érkzés a apból Földr 0 0 trjdés, kvrdés 3 3 3 Davis csak zt tudta mérni! Ezért kapta csak a várt nutrínók harmadát! 8 Atmoszfrikus nutrínók rjtélyénk magyarázata Supr Kamiokand irány szrint is tud válogatni. Különböző irányokból jöttk stébn különböző a bfutott út más a kvrdés! utrínó ízrzgés (folyt.) Több kísérlt is mgrősíttt Supr Kamiokand (Japán) utrínókkal látjuk a ap közpét!!! CER to Gran Sasso (Italy) Kamland (Japan) lntről 800 km oldalról 500 km fntről 5 km A nutrínó ízrzgés túlmutat a Standard Modlln! Izgalmas!! 9 0 5
most, a századfordulón ténylgsn látjuk a ap közpét, és látjuk ott azokat a fúziós rakciókat is, amlyk apunk nrgiáját adják. Közvtln kísérlti ténnyé vált az az állítás, hogy a napsugárzás forrása az atommagok fúziója. (Marx György, a mztközi utrínó Bizottság lköszönő lnök, a utrino 0 konfrncián) Marx György Victor Wisskopffal a utrino 7 konfrncián Balatonfürdn Köszönöm a mgtisztlő figylmükt 6