A neutrínó a leptonok közé tarto

Tartalomjegyzékhez < Világképem < (Kvark-időszak, Hadron-időszak. Lepton-időszak)

A neutrínó a leptonok közé tartozó könnyű elemi részecskék egyik fajtája. A részecskék világában nem jelentős gravitációt kivéve csak gyenge kölcsönhatásban vesz részt, erős kölcsönhatásban nem kimutatható. Elektromos töltése nincs, semleges, emiatt elektromágneses kölcsönhatásban sem vesz részt. Ez a magyarázata annak, hogy a neutrínó rendkívül közömbös az anyaggal szemben, azaz a kölcsönhatás (ütközési) hatáskeresztmetszete igen kicsi, s egy fényév vastag ólomfalon a neutrínóknak mintegy fele haladna át. Eme tulajdonságuk jelentős mértékben megnehezíti, hogy kísérleti úton észlelni tudjuk őket, mert a kimutatás alapja valamely kölcsönhatás. A kölcsönhatási valószínűség ugyanakkor erősen függ a neutrínó energiájától: ennek következtében az is erőteljesen nő. Amikor a nagy energiájú neutrínó kölcsönhatásba kerül az anyaggal, általában töltött lepton keletkezik, ehhez hasonló folyamat felelős a hadronok gyenge bomlásaiért is. A pozitív pion bomlása során például a pionban lévő kvark–antikvark pár megsemmisül, és ennek során egy müonból és egy müon–antineutrínóból álló pár keletkezik. A különböző típusú neutrínók – és vele a részecskecsaládok – számának megállapítására legjobb módszer a Z-bozon bomlásának vizsgálata. Ez a részecske többféle neutrínóra és azok antineutrínójaira bomlik.

A neutrínók a fermionok (anyagi részecskék) közé sorolhatóak, spinjük feles ( $\begin{matrix}\frac{1}{2}\hbar\end{matrix}$ ). Minden vizsgált neutrínó kiralitása balkezes.

Típusai

A neutrínóknak 3 típusa van: elektron-neutrínó ( $ν e$ ), müon-neutrínó ( $ν μ$ ) és a tau-neutrínó ( $ν τ$ ). Neveik onnan erednek, hogy a standard modell szerint mindegyik kapcsolatba hozható egy másik – negatív töltéssel rendelkező – leptonnal: az elektronnal, müonnal, ill. a tau-részecskével. A neutrínó típusainak száma, a legújabb mérések szerint, a W- és Z-bozon bomlásából állapítható meg. A CERN-beli nagyenergiájú elektron-pozitron ütközésekben kimutatták, hogy a keletkező Z^o-bozon nyugalmi energiájának lehetséges értéktartománya háromfajta neutrínó-antineutrínóra történő bomlást enged meg. Negyedik fajta neutrínó tehát nem létezik.

Tömeg

A leptonbomlási folyamatok spektrumának alakjából – az energia- és lendülethiányból – következtethetünk a neutrínó tömegére m( $\nu_{\tau}\,$ ) < 3,5 MeV, m( ${\nu}_\mu\,$ ) < 270 keV, m( $\nu_e\,$ ) < 9 eV értékek adódnak. A későbbi kutatások során kiderült, hogy a direkt tömegméréseknél jobb eredményeket lehet kapni a neutrínóoszcillációs kísérletekkel. A neutrínók tömegére elméleti úton is következtethetünk, a kozmológiai standard modell ugyanis felső határt szab annak.

2010. júniusi számítások szerint, amelyek a galaxisok csoportosulását vették alapul, a neutrínó tömege 0,28 elektronvoltra – egy hidrogénatom egymilliárdod részére – adódik.

Neutrínók
a Standard Modellben
Fermion	Jelölés	Tömeg
1. generáció (elektron)
Elektron-neutrínó	$\nu_e\,$	< 2.5 eV
Elektron-antineutrínó	$\bar{\nu}_e\,$	< 2.5 eV
2. generáció (müon)
Müon-neutrínó	${\nu}_\mu\,$	< 170 keV
Müon-antineutrínó	$\bar{\nu}_\mu\,$	< 170 keV
3. generáció (tau)
Tau-neutrínó	$\nu_{\tau}\,$	< 18 MeV
Tau-antineutrínó	$\bar{\nu}_\tau\,$	< 18 MeV

Több részecskefizikai bomlás (sorozat) végtermékeként keletkezhetnek neutrínók. A közvetlen neutrínókeltő folyamatok az alábbiak:

Neutrínók keletkeznek a pozitív és negatív béta-bomlás során. Pozitív béta-bomlásnál a kiindulási elem rendszáma eggyel csökken; proton alakul neutronná, miközben egy pozitron és egy elektron-neutrínó keletkezik. Negatív béta-bomlásnál a keletkező elem rendszáma eggyel nő; neutron alakul protonná, miközben egy elektron és egy antielektron-neutrínó emittálódik.

Neutrínók keletkeznek a K-befogás (inverz béta-bomlás) során is. Ekkor az atommag egy, a K-héjról származó elektront fog be, s vele együtt egy protonja neutronná alakul:

W-bozon bomlása. A proton és neutron nem tekinthető elemi részecskéknek, tovább bonthatóak kvarkokra. A proton két u-kvarkból és egy d-kvarkból áll, a neutron két d-kvarkból és egy u-kvarkból. A negatív béta-bomlást ezért így is kifejezhetjük:

Tau-részecske bomlása. Mivel a tau-szerű leptonszám megmarad (legalábbis közelítőleg, a neutrínóoszcilláció miatt), akkor keletkezik tau-neutrínó, amikor a tau-lepton müonra vagy elektronra bomlik.

A tau-részecske hadronokká is bomolhat, ekkor U-antikvark, D-kvark valamint egy tau-antineutrínó keletkezik. A tau elektronra és neutrínókra bomlásának elágazási aránya 17,84%, a müonra és neutrínókra bomlásé 17,36%, a hadronokra bomlásé 74,8%.

Müonok bomlása során elektron, müon-neutrínó és elektron-antineutrínó, antimüon bomlásánál pedig pozitron, müon-antineutrínó és elektron-neutrínó keletkezik. A bomlásnál érvényesül az elektron- ill. müonszám-megmaradás, ezért neutrínók is létrejönnek.

Pí- és K-mezonok bomlása (jobb oldali táblázat) a kozmikus sugárzás kölcsönhatásaiban megy végbe, illetve részecskegyorsítókban idézhetjük elő.
Z^o – bozon bomlása (20,02%). Neutrínókra való bomlása (lásd fentebb) elméleti számításokból következik, azonban gyakorlatban ez megfigyelhetetlen.
Higgs-bozon leptonikus bomlása végbemehet úgy, hogy egy tau-részecske és egy tau-antineutrínó keletkezik. A neutrínó itt a leptonszám megmaradása miatt jön létre:

A K- és π-mezonok bomlásánál keletkezett neutrínók
részecske	jelölés	bomlás	elágazási arány (%)
pozitív kaon	K^-	K⁺→ π^o + π⁺	21,13 ± 0,17
pozitív kaon	K^-	K⁺→ μ⁺ + $\bar{\nu}_{\mu}\,$	63,43 ± 0,17
pozitív kaon	K⁺	K⁺→ π^o + e⁺ + $\bar{\nu}_e\,$
pozitív kaon	K⁺	K⁺→ π^o + μ⁺ + $\bar{\nu}_{\mu}\,$
negatív kaon	K^-	K^-→ π^o + e^- + $\bar{\nu}_e\,$
negatív kaon	K^-	K^-→ μ^o + μ^- + $\bar{\nu}_{\mu}\,$
semleges kaon	K^o	K^o→ π⁺ + π^- + π^o + 83,6 MeV	5,58 ± 0,031
semleges kaon	K^o	K^o→ π⁺ + π^- + 218,6 MeV
pozitív pion	π⁺	π⁺→ μ⁺ + $\bar{\nu}_{\mu}\,$ + 33,9 MeV	99,9877
pozitív pion	π⁺	π⁺→ e⁺ + ${\nu}_e\,$	0,0123
negatív pion	π^-	π^-→ μ^- + $\bar{\nu}_{\mu}\,$ + 33,9 MeV	99,9877
negatív pion	π⁺	π^-→ e^- + $\bar{\nu}_e\,$	0,0123

Tartalomjegyzékhez < Világképem < Kvark-időszak

---------------------------

http://hu.wikipedia.org/wiki/Neutr%C3%ADn%C3%B3