Pomiary wskazują, że neutrino jest znacznie większe od jądra atomu
Wszechświat jest pełen neutrin. Jest ich tak dużo, że w każdej sekundzie przez nasze ciała przelatuje nawet 100 bilionów tych cząstek subatomowych. Mimo tej obfitości neutrino jest najsłabiej poznaną cząstką elementarną. Bardzo słabo oddziałuje ono z materią, dlatego też trudno jest je zarejestrować i badać. Tymczasem fizycy od kilkunastu lat coraz bardziej interesują się neutrinami, gdyż mogą one wyjaśnić wiele tajemnic, na przykład, dlaczego we wszechświecie jest więcej materii niż antymaterii.
Jedną z pierwszych cech neutrin, jakie powinniśmy poznać, są ich rozmiary. Znajomość tego parametru pozwoli na zaprojektowanie bardziej precyzyjnych detektorów, dzięki którym można będzie lepiej zbadać neutrina. Międzynarodowy zespół naukowy opisał na łamach Nature opracowaną przez siebie metodę pomiaru rozmiarów neutrino elektronowego oraz uzyskane wyniki.
Uczeni przeprowadzili eksperyment, podczas którego obserwowali radioaktywny rozpad berylu (7Be). Rozpada się on do litu (7Li). Podczas tego procesu ma miejsce wychwyt elektronu, kiedy to elektron atomu jest przechwytywany przez proton z jego jądra. Powstaje w ten sposób neutron pozostający w jądrze nowego pierwiastka – litu-7 – oraz emitowane jest neutrino elektronowe.
Uwalniana jest energia, która odrzuca nowo powstały atom litu-7 w jednym kierunku, a neutrino w przeciwnym. Badacze obserwowali ten proces w akceleratorze, w którym umieścili bardzo czułe detektory neutrin. Dzięki temu mogli zbadać moment pędu atomu litu i na tej podstawie obliczyć rozmiary neutrino.
Pomiar oddaje kwantową naturę neutrino. Co oznacza, że „rozmiar” należy tutaj rozumieć jako pewien stopień niepewności co do przestrzeni zajmowanej przez neutrino. Z obliczeń wynika, że dolną granicą rozmiarów pakietu falowego neutrino elektronowego jest 6,2 pikometrów. To oznacza, że pakiet falowy neutrin jest znacznie większy niż pakiet falowy typowego jądra atomowego, który liczy się w femtometrach. Dla jądra wodoru jest to ok. 1,2 fm, dla jądra węgla, ok 3,5 fm.
Komentarze (4)
Jarek Duda, 17 lutego 2025, 12:28
Neutrino najpierw było jednym magicznym punkcikiem, potem trzema, potem oscylującym między nimi zyskując masy (wbrew Modelowi Standardowemu), podejrzenie sterylnych ... a teraz ten magiczny punkcik spuchł do rozmiarów tysiące razy większych niż jądro ...
... co osobiście oczekiwałem od ~2009 (rozwinięte do https://arxiv.org/pdf/2108.07896 ) ... magiczne idealne punkciki to jest tylko tzw. przybliżenie perturbacyjne, czyli coś w stylu "jabłko + jabłko = 2 jabłka" - poprawne, aczkolwiek wolno się pytać o budujące je struktury, w fizyce cząstek tzw. obrazem nieperturbacyjnym pytającym o konfiguracje pól.
No i niby podobnie punktowy elektron, z perspektywy pól ma m.in. E ~ 1/r^2 elektryczne dla Coulomba ... neutrino też potrzebuje jakichś pól dla swojego oddziaływania słabego, może grawitacyjnego ... pytanie jakie konkretnie? Nikt nie wie - wrzuciłem wczoraj do fizyków cząstek, ponad 10 tys. odwiedzin, tylko konsternacja: https://www.reddit.com/r/ParticlePhysics/comments/1iqmlgf/how_big_is_a_neutrino_were_finally_starting_to/
Myśląc o tym od tych prawie 16 lat, najbliższa droga to chyba przez tzw. string hadronization ( http://www.scholarpedia.org/article/Parton_shower_Monte_Carlo_event_generators#String_model ) - założenie m.in. popularne dla symulacji zderzeń w LHC, że w jego wyniku powstaje struna kwarkowa, która rozpada się do cząstek. Taka struna jest modelowana jako wir topologiczny ( https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.88.054504 ) - czyli pozostaje znaleźć korespondencję między tym do czego może się rozpaść wir topologiczny, a tym co obserwują w zderzeniach w LHC.
No i najlżejsza jest pętla wiru topologicznego - bardzo trudno oddziałująca, zwykle lekka (chyba że wydłużona), występująca w 3 rodzinach między którymi może oscylować rotacjami pola ... czyli dokładnie jak neutrino - przypadek?
peceed, 17 lutego 2025, 15:15
Co to jest "perspektywa pól"? Czym udało Ci się zmierzyć to pole? Bo zazwyczaj przyjmuje się, że przybliżenie klasyczne załamuje się dla odległości mniejszych od rozmiaru Comptona dla elektronu... Co pozwala Ci tak pewnie mówić o klasycznych polach w skalach od niej mniejszych i to w XXI wieku?
Tylko się cieszyć - nasza wiedza o neutrinach ulega poprawieniu.
Tak samo jak elektron w różnych sytuacjach - atom wodoru to zasadniczo spuchnięty w ten sam sposób (zlokalizowany wokół jądra) elektron.
Mam problem ze zrozumieniem związku pomiędzy przybliżeniem perturbacyjnym a jabłkami, i pewnie nie ja jeden.
Dla mnie "jabłko + jabłko = 2 jabłka" to obliczenia dość dokładne a nie przybliżone.
Prawdopodobnie. Zjawisk charakteryzowanych liczbami 1-3 jest od cholery.
Astro, 17 lutego 2025, 17:42
Chciałem coś napisać, zwłaszcza o "rozmiarach", czyli o czymś, o czym powinno być na pierwszym roku studiów fizyki, choć - jak widać - niektórzy (nawet z trzema doktoratami) tego nie doświadczyli, ale... Zaraz Nihilo wyskoczy, że:
Zatem Nihilo, nowe otwarcie tego samego, jest grzecznie - Pan prowadzi "dysputę".
Zapraszam i proszę.
ex nihilo, 18 lutego 2025, 05:57
A coś Ty się taki strachliwy (wstydliwy?) zrobił? Pisz i nie marudź
Przy okazji:
Pęd, nie moment pędu: "momentum" to po ichniemu pęd, moment pędu to "angular momentum'.