Bu maddede birçok sorun bulunmaktadır. Lütfen sayfayı geliştirin veya bu sorunlar konusunda bir yorum yapın.
|
Nötrino, ışık hızına yakın hıza sahip olan, elektriksel yükü sıfır olan ve maddelerin içinden neredeyse hiç etkileşmeden geçebilen temel parçacıklardandır. Bu özellikleri nötrinoların algılanmasını oldukça zorlaştırmaktadır. Nötrinoların çok küçük, ancak sıfır olmayan durgun kütleleri vardır. Yunan alfabesindeki ν (nü) ile gösterilir.
13 Kasım 1970'de Argonne Ulusal Laboratuvarı'nda nötrinoları tespit etmek için bir hidrojen kabarcık odasının ilk kullanımı. | |
(Bileşim) | Temel parçacık |
---|---|
İstatistik | Fermiyonik |
Aile | Leptonlar, antileptonlar |
Nesil | İlk ( ν e), ikinci ( ν μ) ve üçüncü ( ν τ) |
Etkileşim(ler) | Zayıf etkileşim ve kütleçekim |
Sembol | ν e, ν μ, ν τ, ν e, ν μ, ν τ |
Parçacık | spin: ±12ℏ, kiralite: Left, zayıf izospin: −12, lepton no: +1, "çeşni" { e, μ, τ } |
Antiparçacık | spin: ±12ℏ, kiralite: Right, zayıf izospin: +12, lepton no: −1, "çeşni" { e, μ, τ } |
Teorileştirme |
|
Keşif |
|
Türler | 3 tür: elektron nötrinosu ( ν e ), müon nötrinosu ( ν μ ) ve tau nötrinosu ( ν τ ) |
Kütle | < 0,120 eV (< 2,14 × 10−37 kg), güvenirlilik düzeyi %95, 3 "çeşni" toplamı |
Elektrik yükü | 0 e |
Spin | 12ℏ |
Zayıf izospin | LH: +12, RH: 0 |
Zayıf hiperyük | LH: −1, RH: 0 |
−1 | |
−3 |
Nötrinolar elektriksel yüklerinin olmaması haricinde elektronla benzeşirler. Nötrinolar elektriksel olarak yüksüz olduklarından elektronlar etkilenirken, onlar elektromanyetik kuvvetlerden etkilenmezler. Nötrinolar sadece menzili elektromanyetik kuvvetten çok çok küçük olan 'zayıf' kuvvetten etkilenirler, bu sebepten maddelerin içinden çok etkileşime girmeden geçebilirler. Nötrinoların kütlesi olduğundan kütle çekimi kuvvetiyle diğer kütleli parçacıklar gibi etkileşir; ancak kütle çekimi kuvveti bilinen dört kuvvetin arasında en zayıf olanıdır.
Nötrinolar belirli atom bozunmalarında veya güneşteki, nükleer reaktörlerdi ya da kozmik ışınlar atomlara çarptığında oluşan nükleer reaksiyonlar sonucu gibi belirli olaylarda açığa çıkarlar. Üç tip nötrino vardır: elektron nötrinosu, müon nötrinosu ve . Her tip nötrinonun birer tane de karşı nötrino adı verilen antiparçacık vardır. Elektron nötrinosu(ya da elektron karşı nötrinosu) protonun nötrona dönüşmesinde ortaya çıkar ya da tersi olarak - beta bozunmasının iki formu. Nötrinoyu içeren etkileşimler zayıf kuvvet tarafından oluşturulmuş sistemlerdir.
Güneşten yayılan çoğu nötrino Dünya'ya ulaşırlar.Saniyede dünya yüzeyinin güneşe dik olan cm² başına yaklaşık 65 milyar nötrino ulaşır.
Tarihçe
Korunum yasasından nötrinonun varlığının tahmini
Nötrino, ilk olarak 1930'da Wolfgang Pauli tarafından çekirdekte meydana gelen (o dönem de nötronun bu etkileşimin parçası olduğu bilinmiyordu) ve sonucunda 1 elektron, 1 proton ve 1 karşı-nötrinonun açığa çıktığı beta bozunmasında kütlenin korunumu yasası, momentumun korunumu yasası ve açısal momentumun korunumu yasasını sağlaması için öngörülmüştür.
- n0=p++e-+~νe
Pauli, algılanamayan bir parçacığın girenler ve çıkanlar arasındaki enerji, momentum ve açısal momentum farkını taşıdığını teorik olarak ifade etmiştir.
Pauli bu tahmini parçacığa nötron adını vermiştir. Ancak 1932'de James Chadwick kütlesi daha büyük olan bir parçacık keşfedip o da nötron adını vermiştir ve her iki parçacık aynı adı taşımıştır. Daha sonra 1934'te beta bozunmasının teorisini üreten Enrico Fermi kütlesi küçük olan bu parçacığa nötrino adını vererek bu karışıklığı gidermiştir. İtalyanca da nötrino küçük nötron anlamına gelir.
İndirgenmiş beta bozunmasından doğrudan algılanması
1942'de beta yakalamanın deneysel olarak nötrinonun algılanmasını sağlayacağını öngörmüştür.Science'ın 20 Temmuz 1956 tarihli sayısında , Frederick Reines, F. B. Harrison, H. W. Kruse ve A. D. McGuire nötrinoyu algıladıklarını yayınladılar. Bundan yaklaşık 40 yıl sonra bu çalışmalarıyla 1995'te Nobel Ödülü'ü aldılar.
Günümüzde olarak bilinen bu deneyde nötrinolar nükleer reaktördeki beta bozunmasında nötrinonun protona çarpması sonucu ortaya nötron ve pozitron çıkar.
- ~νe+p+=n0+e+
Ortaya çıkan pozitron derhal bir elektronla birleşerek iptal olur ve bu birleşme sonucu ortaya çıkan iki gama ışını algılanabilir.Nötron ise uygun bir çekirdek tarafından yakalanır ve ortaya gama ışını çıkar. Bu rastlantısal iki olay -pozitronun iptal olması ve nötronun yakalanması- karşı nötrino etkileşimi için özgül işaretlerdir.
Günümüzde bu deney sonucu tahmin edilmiş olan ve ortaya çıkan parçacığın karşı-nötrino olduğu bilinmektedir.
Nötrino türlerinin deneysel kanıtı
Leon M. Lederman, Melvin Schwartz ve Jack Steinberger'e 1988 Nobel Ödülü almalarını sağlayan 1962'deki çalışmalarında müon nötrinosunu bularak (teorik olarak tahmin edilerek neutretto adı verilmişti) sadece tek tip nötrino olmadığını göstermiştir. 1975'te Stanford Linear Accelerator Center'da üçüncü tür lepton olan tau keşfedildiğinde ona eşlik eden bir nötrino (tau nötrinosu) tahmin ediliyordu. Üçüncü tip bir nötrinonun varlığının ilk kanıtı nötrinonun bulunmasını sağlayan beta bozunmasına benzer tau bozunmasındaki eksik enerji ve momentumdu. Tau nötrinosunun ilk algılanması 2000 yılında Fermilab'daki tarafından duyuruldu. Tau nötrinosu, leptonların sonuncusudur ve Standart Model'in en son keşfedilen ikinci parçacığıdır (yani, 2012'de Higgs bozonunun keşfinden 12 yıl önce gözlemlenmiştir). Tau nötrinosunun varlığı Büyük Elektron-Pozitron Çarpıştırıcısı tarafından tekrar onaylandı.
Solar nötrino problemi
1960'ların sonlarından itibaren birçok deneysel çalışma güneşten gelen nötrino sayısının Standart Güneş modeli'nin öngördüğünün üçte biri ya da yarısı kadar olduğunu göstermişti. Solar nötrino problemi olarak bilinen bu problem yaklaşık 30 yıl boyunca çözümsüz kaldı.Parçacık fiziğinde standart model,nötrinonun kütlesi olduğunu bu sebepten türünü değiştiremeyeceğini söyler; ancak eğer nötrinonun kütlesi varsa türünü değiştirebilir (salınım yapabilir).
Nötrinonun salınımı için uygulanabilir bir yöntem ilk olarak 1957'de Bruno Pontecorvo tarafından kaon salınımı örnek alınarak önerildi.10 yılı aşkın bir süre matematiksel formülünü ve modelini geliştirmek için çalıştı.1985'te ve (1978'deki Lincoln Wolfenstein'nın çalışmasını geliştirerek) tür salınımının nötrinonun maddenin içinden geçtiğini kabul ederek yeniden düzenlenebileceğini söylediler. olarak bilinen bu çalışma güneşten salınan nötrinoların güneş çekirdeğindeki yoğun maddelerden nasıl geçerek dünyadaki dedektörlere ulaştığını anlamakta çok önemlidir.
Güneş nötrinosunun tür salınımının doğrudan algılanması
1998'den başlayarak deneyler güneş ve atmosfer nötrinosunun tür salınımını göstermeye başladı (Süper-Kamiokande ve Sudbury Nötrino Gözlemevi'ne bakınız). Bu güneş nötrinosu problemini çözdü. Güneşte oluşan elektron nötrinosu kısmı olarak algılanamayan diğer türlere dönüşerek dünyaya ulaştığı bulundu.
Bazı deneylerin sonuçları nötrinonun salınımsız mekanizmasıyla tutarlı olsa da genel olarak tüm deneyler göz önüne alındığında nötrinonun tür salınımı yaptığı gösterilmiştir. Özellikle reaktör deneyi ve hızlandırıcı deneyi bununla ilgilidir. KamLAND deneyi güneşteki elektron nötrinosunun dönüşümü tanımlamıştır. MINOS ise atmosfer nötrinosunun dönüşümünü göstermiş ve düzenli kütle dağılışını göstermiştir.
Süpernova nötrinosunun algılanması
Raymond Davis Jr. bu alanda öncü olan üzerine çalışması ile ve Masatoshi Koshiba ilk bulgulayan kişi olarak 2002'de Fizik Nobel Ödülü almışlardır. ve 1987'de SN 1987A süpernovasının nötrinoların bulgulanması ile alanı başlamıştır.
Özellikleri ve reaksiyonları
Nötrinolar yarım tam sayı spine sahiptirler, bu sebepten fermiyondurlar. Temel olarak zayıf kuvvetle etkileşime girerler. Nötrino tür salınımının keşfi kütleleri olduğunu göstermiştir. Kütlelerin olması çok zayıf (10−19 μB derecesinde) nötrino manyetik momentine sahip olduklarını ve elektromanyetik etkileşimlere girdiklerini öngörür. Columbia Üniversitesi'nde Chien-Shiung Wu tarafından yapılan deneyde nötrinoların her zaman sağ kiralitesi olduğu gösterilmiştir.
Nötrinoların radyoaktif reaksiyonların arka plan süreçlerinde özgün olarak tanımlanması oldukça zordur. Bu sebepten, erken dönemdeki deneylerde özel bir reaksiyon yolu seçerek bu kolaylaştırılmaya çalışılmıştır. Örneğin sudaki bir hidrojen atomunun çekirdeğindeki karşı nötrinonun etkileşimi gibi. Bulgulamak için yapılan bir deneyde hidrojenin çekirdeği basitçe tek protondan oluştuğundan ve ağır çekirdeklerdeki gibi zincirleme nükleer bir arka plan reaksiyonunu incelemek gerekmediğinden oldukça kolaylaştırıcıdır. Nükleer reaktörün hemen yanına konulan bir metreküplük suda göreceli olarak bu tip reaksiyonlar oluşur, ancak bu deney seti şu an plütonyumun oluşma oranını bulmak için kullanılmaktadır.
Kırılma indisi ve MSW etkisiyle analoji kurma
Işığın geçirken maddeler içinden geçişine benzer olarak nötrinolar maddenin içinden geçebilirler. Bu süreç doğrudan bulgulanabilir değildir, çünkü iyonlaştırıcı radyasyon meydana gelmez; ancak yaratır. Nötrinonun enerjisinin çok küçük bir kısmı maddeye aktarılır.
Nötrinolar daha ağır çekirdeklerle etkileşime girebilir, onları başka bir çekirdeğe dönüştürebilir
Bu süreç radyokimyasal nötrino dedektöründe kullanılır. Bu durumda hedef çekirdeğin spini ve enerjisi göz önüne alınarak etkileşime girme ihtimalleri hesaplanır. Genellikle etkileşime girme ihtimal çekirdekteki nötron ve proton sayısı artıkça artar.
Nötrinolar nükleer bozunma oranını etkileyebilir
Ruslara ait bir çalışmada sanıldığı gibi nükleer bozunma oranının sabit olmadığını ve güneşte ortaya çıkan nötrino sayısından etkilendiği bulgulanmıştır. Bu çalışma doğru ve tarih boyunca güneşten gelen nötrino saysı sabit değil ise radyometrik tarihleme güvenirliği değişecektir.
Gözlemlenmemiş teorik reaksiyonlar:indirgenmiş nötrino fizyonu
Nötronların nükleer reaktörlerde yaptığı gibi nötrinolar da ağır çekirdeklerde fizyon reaksiyonu tetikleyebilir. Bu laboratuvar ortamında henüz bulgulanabilmiş olmasa da yıldızlar ve süpernovalarda gerçekleşen olayın bu olduğunu tahmin ediliyor. Bu süreç doğadaki izotopların oranını etkiliyor olabilir.
Nötrino tipleri
Fermiyon | Sembol | Kütle |
---|---|---|
Nesil 1 | ||
Elektron nötrino | νe | < 2.2 eV |
Elektron karşı-nötrino | ~νe | < 2.2 eV |
Nesil 2 | ||
Müon nötrino | νμ | < 170 keV |
Müon karşı-nötrino | ~νμ | < 170 keV |
Nesil 3 | ||
Tau nötrino | ντ | < 15.5 MeV |
Tau karşı-nötrino | ~ντ | < 15.5 MeV |
Standart modeldeki leptonlara eş olan üç tip nötrino vardır: elektron nötrino, müon nötrino ve tau nötrino (yandaki tabloya bakınız). Güncel olarak nötrino tipleri en açık Z bozonunun bozunmasında görülür. Bu parçacık herhangi bir hafif nötrino tipine veya karşı-nötrino tipine bozunabilmektedir ve ne kadar çok bozunabileceği uygun nötrino tipi varsa yarı ömrü o kadar kısadır. Standart modelde 6 kuark ve 6 leptona karşılık fizikçiler 3 tip nötrino olması gerektiğini kabul ederler: ancak açık bir şekilde kaç tip nötrinonun olduğunun tespiti parçacık fiziğinin amaçları arasındadır.
Olası zayıf kuvvetle etkileşime girmeyen, tip salınımlarıyle meydana gelebilecek daha arı nötrinoların olma ihtimali Z bozonuna dayalı ölçümler tarafından etkilenmez, deneyi bu tarz nötrinoların varlığının sinyalini vermiştir. Ancak deneyinin son zamanlardaki anarmol datalara ve bu dataların arı nötrinolar gibi egzotik nötrino tiplerine işaret edebilir olmasına rağmen, deneyi bu arı nötrinoların deneysel sonuçları açıklamakta gerekli olmayacağını önermektedir.
Son zamanlarda analiz edilen kozmik arka plan radyasyonunun Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Araştırma Aracı'nın verileri üç ya da dört tip nötrino olduğuyla hemfikir. Araştırma aracından elde edilecek 2 yıllık daha data sonunda bu problemin çözülmesi umut edilmektedir.
Karşı-nötrinolar
Karşı-nötrinolar beta bozunması sonucu ortaya çıkan, nötr olan nötrinoların Antiparçacıklarıdır.Bir nötronun bir protona dönüştüğü beta yayılması esnasında yayılırlar. ½ spine sapitirler ve lepton ailesi parçacıklara girerler. Gözlemlene tüm karşı-nötrinolar sağ yönlü sarmallığa sahiptir, bu sebepten olası iki spinden sadece tekine sahip olabildikleri gözlemlenmiştir ki nötrinoların hepsi de sol yönlü sarmallığa sahiptir. Karşı-nötrinolar da nötrinolar gibi maddelerin içinden geçerler ve sadece kütle çekimi kuvveti ve zayıf kuvvetle etkileşirler, bu özellikleri onları deneysel olarak gözlemlenmeleri çok zor kılar. Nötrino salınımı deneyi karşı-nötrinoların kütlesi olduğunu gösterirken beta bozunumu deneyi bu kütlenin çok küçük olması gerektiğini göstermiştir. 'ne göre bir nötrino ve karşı-nötrino etkileşime girdiklerinde bileşik bir foton oluştururlar.
Nötrino ve karşı-nötrino yüksüz olduklarından aynı parçacık olma ihtimalleri vardır. Bu özelliğe sahip parçacıklar Majorana parçacıkları verilir. Eğer gerçekten bunlar Majorana parçacıklar ise mümkündür. Bazı deneyler bu süreci gözlemlemeye çalışmıştır.
Dünya çapında karşı-nötrinoları nükleer silahların yaygınlaşmasını engellemek için reaktörleri tespit etmede kullanmak üzerine çalışmalar başlamıştır.
Karşı-nötrinolar ilk olarak kadmiyum çekirdeğinin bir su tankı ile etkileşmesi sonucu bulgulanmıştır. Bunun ardından nükleer reaktörler karşı-nötrinoları kontrol etmek için kullanılmıştır.
Tip salınımı
Nötrinolar genellikle çok belirli tiplerle (elektron, müon, tau) algılanırlar. Ancak nötrino salınımı olarak bilinen fenomende nötrinolar uzayda hareket ederken tip değiştirebilirler. Özellikle bu nötrinonun tip özdurumlarının kütle özdurumlarıyla (basitçe 1,2,3 diyelim) eş olmamasından kaynaklanır. Bu durum uzayda bir noktada elektron nötrino olarak algılanan bir nötrinonun ilerlerken başka bir noktada müon ya da tau nötrinosu olarak algılanma olasılığının olmasını sağlar.
Nötrino ve karşı-nötrinonun aynı parçacık olma ihtimali vardır. Bu fikir ilk olarak İtalyan fizikçi tarafından ortaya atılmıştır. Bir nötrino spin durumunu değiştirerek bir karşı-nötrinoya (ya da tam tersi) dönüşebilir.
Böyle bir spin dönüşümünün olabilmesi için nötrinonun kütlesi olması gerekmektedir, ki bu nedenle ışık hızından daha yavaş hareket ediyor olsun. Çünkü böyle bir spin dönüşümü ancak sabit referans sisteminde mümkündür. Bunun olabilmesi için referans sisteminin nötrinodan daha hızlı hareket etmesi gerekir.
Sürat
Nötrino salını fikri ortaya çıkmadan önce genel kabul nötrinonun ışık hızında hareket ettiğiydi. Nötrinonun hızı problemi kütlesi ile yakından ilintilidir. Görelilik kuramına göre eğer ki nötrino kütlesiz ise ışık hızında hareket edecektir, ancak kütlesi varsa ışık hızına ulaşamaz.
1980'li yılların başında nötrinonun hızını ölçmede ilk olarak darbeli pion demetleri(ki darbeli proton demetlerinin bir hedefe çarptırılmasıyla elde edlir) kullanılmıştır. Pionlar bozunarak nötrinoya dönüşmüştür ve nötrinoların uygun bir uzaklıktaki dedektörün zaman penceresiyle etkileşimi gözlenmiştir, bunun sonucu ışık hızıyla tutarlı çıkmıştır. Deney dedektörü ile tekrar edilmiş ve 3GeV nötrino için 1.000051 (26) c bulunmuştur. Hızının ortalama değeri ışık hızından büyük çıkmış olsa da, hesaplanan belirsizlik hızının gerçek değerinin ışık hızından büyük olmadığını gösterecek kadar büyüktür. Deneysel ölçümler müon nötrinonun kütlesi için % 90 kesinlikle yaklaşık 50 MeV'lik bir üst sınır belirlemiştir.
Aynı gözlem daha büyük aralıkta SN 1987A'da da yapılmıştır. Bu gözlemde nötrinonun hızı ışık hızına eşit çıkmıştır. Bu sebepten nötrinonun kütlesini belirlemede hızının ölçümleri yeterli değildir.
Kütle
Parçacık fiziğinde standart model genel çerçevesine nötrinoları kütleli kabul etmeleri sorun olmamasına rağmen nötrinonun kütlesiz olduğunu kabul etmektedir. Gerçekte deneysel olarak kurgulanmış olan nötrino salınımı nötrinoların sıfırdan farklı kütlelerinin olduğunu kabul eder. Esasen 1975'te Bruno Pontecorvo tarafından düşünülmüştür.
Nötrinonun kütlesine üst sınır belirleyen en geçerli yaklaşım kozmolojiye aittir. Büyük Patlama modeli kozmik mikrodalga arka planında nötrino sayısı ve foton sayısı arasında sabit bir oran olduğunu öngörür. Eğer üç tip nötrinoya ait toplan enerjiden nötrino başına 50 eV'lik bir enerji düşseydi, evrende kütle miktarı çok fazla olur ve evren çökerdi. Eğer ki nötrinoların stabil olmadığı kabul edilirse bu sınır engellenebilir; ancak standart model bunu zorlaştırmaktadır. Kozmik mikrodalga geri plan radyasyonu. Galaksi araştırmaları ve gibi kozmik veriler incelendiğinde nötrinonun kütlesi için daha kesin bir sınırlayıcı ortaya çıkar. Burdan nötrinolarının kütlelerinin toplamının 0.3 eV'den küçük olması gerektiği çıkarımı yapılır.
1998'de Süper-Kamiokande nötrino detektörü gerçekten de nötrinonun tip salınımı yaptığını ve bu sebepten kütlesi olması gerektiğini göstermiştir. Bu nötrinoların kütlelerini göstermiş olsa da kütlelerin aralığı hala bilinmemektedir. Bunun sebebi nötrino salınımı sadece kütlelerin karelerinin farkına bağlıdır. Şimdiye kadar kütle özdüzeni 1 ve 2 arasındaki farka en iyi yakınsamayı (Δm221 = 0,000079 eV2) 2005'te yapmıştır. 2006'da müon nötrinosunun salımını incelemiş ve kütle özdüzeni 2 ve 3 arasındaki kütlelerin karesi farkını bulmuştur. İlk veriler |Δm232| = 0,0027 eV2 olduğunu göstermiştir ki KamLAND ile tutarlıdır.|Δm232| iki kütlenin kareleri farkı olduğundan en azından biri bu değerin karekökü olmak zorundadır, bu da en az bir nötrino kütle özdüzeninin en az 0.04 eV'ye sahip olduğunu gösterir.
2009'da galaksi kümesinden gelen verilerin işlenmesiyle nötrinonun kütlesinin 1.5 eV civarında olduğu tahmin edilmektedir. Buna göre meV aralığındaki tüm nötrino salınmaları için tüm nötrinoların kütleleri yaklaşık olarak eşittir. Bu değer Mainz-Troitsk'nın elektron nötrinosu için öngördüğü 2 eV'lik üst sınırın altındadır. Bu değer 2015'te deneyinde tekrar kontrol edilecek ve 0.2 eV ile 2 eV arasında bir değer bulunursa Soğuk Kara Madde parçacığının yok olduğu ispatlanmış olacaktır.
Nötrinonun kütlesini tam olarak belirlemek için hala çalışmalar devam etmektedir.Yöntem olarak beta bozunması ya da (,) kullanılmaktadır.
Mayıs 2010'da CERN'deki fizikçiler ve nötrino dönüşümünü gözlediklerini bildirdi ki bu nötrinonun kütlesi olduğunu göstermektedir.
Tekrar çözülmesi gereken astronomik kanıtların tersine temmuz 2010'da3-D MegaZ deneyi üç nötrinonun bileşik kütlesinin 280 meV'den az olması gerektiğini göstermiştir.
Yönsellik
Deneysel sonuçlar göstermektedir ki neredeyse gözlenen tüm nötrinoların sol yönlü sarmallığa (momentaya ters-paralel spin) sahip olduğunu ve karşı-nötrinoların hata payı ile sol yönlü sarmallığa sahip olduğunu göstermiştir. Kütlesizlik sınırında her iki parçacık için olası tek bir kiralite olduğu anlamına gelir. Bu kıraliteler Standart Model'de bulun kıralitelerdir.
Bu karşıtlığın olmama ihtimali vardır. Eğer böyle ise nötrinoların özellikleri gözlenenlerden oldukça farklıdır. Teorik olarak ya çok ağırlar ya da zayıf kuvvetlerle etkileşime girmiyorlar ( ya da her ikisi birden olabilir.
Sıfır olamayan nötrino kütlesi işleri karıştırır. Nötrinolar zayıf etkileşimde kiralite özdüzeni olarak ortaya çıkarlar. Ancak kütleli parçacıkların kıralitesi hareketin bir sabiti değildir; sarmallık ise öyledir, ama kıralite operatörü ile sarmallık operatörü aynı özdüzenleri paylaşmaz. Bağımsız nötrinolar mν/E aralığında karışık genlikle sol ve sağ yönlü sarmallığa sahip karışık olarak hareket ederler. Bu deneysel verileri kayda değer şekilde etkilemez, çünkü nötrinolar genellikle göreceli değildir ve bu karışık genlik birbirini söndürecek kadar küçüktür (örneğin çoğu güneş nötrinosu 100 keV-1 MeV aralığında enerjiye sahiptir, bu sebepten 'yanlış' sarmallık 10-10 sınırını aşmalarını sağlayamaz).
Nötrino kaynakları
Yapay olarak üretilen nötrinolar
Nükleer reaktörler yapay nötrinolar için en temel kaynaktır.Karşı-nötron, fisyon sürecinde sonraki nötronca zengin sonraki nesildeki beta bozunması sonucu ortaya çıkar. Genellikle karşı-nötrino akışı 235U, 238U, 239Pu ve 'dan (fisyondaki sonucu)ortaya çıkar. Nükleer fisyonda yaklaşık 200 MeV'lik bir enerji ortaya çıkar ve %4.5 (yaklaşık 9 MeV) kısmı karşı-nötrino olarak salınır.4000 MW'lık temel enerjili ve 1300 MW'lık elektrik gücü üretiçli tipik bir nükleer reaktörde atomların fisyonu sonucu ortaya 4185 MW güç üretilir, 185 MW'lık kısmı karşı-nötrino olarak salınır ve nükleer reaktörün yapısında buna sebep olacak bir mühendislik yoktur. Bunun anlamı nükleer reaktörün 185 MW'lık kısmı kayıp olur, ısıya dönüşerek tribünleri çevirmez, karşı-nötron olarak salınır ve hiç iz bırakmadan binanın duvarlarından geçer ve kaybolur.
Karşı-nötrinonun enerji tayfı hangi kaynak kullanıldığına göre değişir (plütonyum-239 sonucu ortaya çıkan enerji uranyum-235 sonucu ortaya çıkan enerjiden biraz daha fazladır); ancak genellikle algılanabilir karşı-nötrinoların yaklaşık maksimum 10 MeV değeriyle 3.5 MeV ile 4 MeV arasında bir pik değeri vardır. Düşük enerjiye sahip karşı-nötrinoları algılamak için bir deney düzeneği yoktur, en az 1.8 MeV enerjiye sahip karşı-nötrinolar tek olarak algılanabilir. Yaklaşık olarak nükleer reaktörden salınan karşı-nötrinoların %3 sınır değerin üzerindedir. Ortalama bir nükleer güç tesisi sınırın üzerinde saniyede 1020 karşı-nötrino ve çok daha fazlasını mevcut dedektörlerle algılanamayacak olan karşı-nötrino salar.
Bazı parçacık hızlandırıcılar nötrino demeti oluşturmak için kullanılır. Teknik, hızlandırılmış protonu sabitlenmiş bir hedefe çarptırılarak yüklü piyon veya yaratmayı içerir.Bu kararsız parçacıklar daha sonra manyetik alanla hareket ederken bozunabilecekeleri bir tünele odaklanır. Bu bozunan parçacıkların isotropik nötrinolar yerine nötrino demetleri oluşturur. Müon bozunmasından nötrino etmek için hızlandırıcı tesisi yapımı çalışmaları devam etmektedir. Bu tarz tesisler genellikle nötrino fabrikası olarak bilinir.
Nükleer bombalar da yüksek miktarda nötrino salınımı yapar. J.M. Kellogg tarafından nükleer reaktörler kullanılması önerilmeden önce ve nötrinoları bombalarda algılamayı düşünmüşlerdir.
Coğrafik üretilen nötrinolar
Nötrinolar doğal olarak olarak salınır.Özel olarak, 238U ve 232 izotoplarının ve 40K'nın karşı-nötrino salarlar. Bu coğrafi nötrino olarak anılan dünyanın iç kesimleri hakkında bilgi edinmek için değerlidir.Coğrafi nötrinolar için ilk gösterge 2005'te deneyinde bulunmuştur. Coğrafi nötrinoların ölçümünde KimLAND'in temel arka planı reaktörden salınan karşı-nötrinodur. Daha sonraki deneylerde coğrafi nötrinoların ölçümü için deneylerin geliştirilmesi amaçlanmaktadır, bunun için reaktörlerden uzakta olması gerekir.
Atmosfer nötrinoları
Kozmik ışınların dünya atmosferindeki atom çekirdeklerine çarptığında kararsız olan parçacık yağmurları oluşturur ve bu kararsız parçacıklar beta bozunmasına uğrayarak nötrino salınımı yapar.Taka Temel Araştırmalar Enstitüsü, Hindistan;Osaka Şehir Üniversitesi, Japonya ve Durham Üniversitesi, UK'deki parçacık fizikçiler ilk olarak 1965'te Hindistan'daki altın madeninde kozmik nötrinonun etkileşimini kayda geçirmişlerdir.
Güneş nötrinoları
Güneş nötrinoları asıl olarak güneş ve diğer yıldızlardaki füzyon sonucu oluşurlar. Sürecin detayları tarafından açıklanır. Kısaca dört proton birleşerek helyumu oluştururken, iki tanesi nötrona dönüşür ve bu dönüşümde iki tane elektron nötrino salınır.
Güneş her yönde devasa miktarda nötrino salar. Her saniye dünyanın güneşe dönük yüzünün her santimetre karesine yaklaşık 65 milyar nötrino ulaşır. Nötrinolar Dünya'nın kütlesi tarafında kayda değer şekilde soğrulmadığından Dünya'nın Güneş'e dönük olmayan yüzüne de aynı miktarda nötrino ulaşır.
Süpernova nötrinoları
Nötrinolar Tip Ib, Ic ve II (çekirdek çökmesi) süpernovalarda önemli bir üründür. Böyle bir olayda, çekirdekdeki yoğunluk (1017 kg/m³) o kadar yüksektir ki elektronun , elektron ve protonun birleşerek nötron ve elektron nötrinosu oluşturmasından kaçmasına yeterli değildir. İkinci ve daha önemli bir nötrino kaynağı da tüm tatlardaki nötrino - karşı-nötrino ikilisinin ayrılmasıyla oluşan nötron çekirdeğin termal enerjisidir (100 milyon kelvin).Süpernovada açığa çıkan enerjinin çoğunluğu çok büyük nötrino patlamaları olarak salınır.İlk deneysel veriler nötrinoların bulgulanması ile elde edildi. 13 saniyeden kısa bir patlamada su bazlı dedektörler ve sırasıyla termal kaynaklı 11 ve 8 nötrino algılarken sintilatör temelli dedektör Baksan termal ya da elektrik yakama temmli 5 nötrino (=1) bulgulamıştır.Bu olay nötrinoların yıldızı çarpışması gibi olaylar sonucu da üretilir olabileceği fikrini doğurdu.Süpernovadaki nötrino sinyalleri, sonraki şok dalgasıyla orta çıkma gerçekliğine dayanarak beklendiği üzere ilk elektromanyetik ışımalardan birkaç saat önce dünyaya ulaşır. Nötrinoların patlayan yıldızın çalkalanan maddesiyle istisnai olarak çok zayıf etkileştiğinden geçip giderken elektromanyetik ışımanın fotonları yavaşlar.
Nötrinolar maddeyle çok az etkileştiğinden, nötrinoların süpernova patlamasının en iç kısmı hakkında bilgi taşıdığı düşünülmektedir. Süpernova patlamasının şok dalgasının oluşturduğu radyoaktif elementlerin görünür ışımaları ve süpernovanın kendi ürettiği ışınlar yoğun ve karmaşık gaz tarafından dağıtılır.Diğer taraftan nötrinolar bu gaz bulutunun içinden geçerek süpernovanın iç kesimleri hakkında bilgi taşır (süpernovanın merkezindeki yoğunluk nötrinoları etkilemeye yeterliydi). Bundan dolayı nötrino patlamalarının, görünür ve gama ışınları, radyo dalgalarından daha çabuk ulaşacağı beklenir.Ardaki zaman rötar şok dalgasının hızına ve yıldızın en dış katmanının kalınlığına bağlıdır.Tip II süpernova için astronomlar nötrino yağışının yıldız çekirdeğinin çökmesinden saniyeler sonra başladığını, ancak ilk elektromanyetik ışımanın saatler sonra olduğunu düşünmektedirler. projesi olası süpernova olaylarını yakalamak için nötrino dedektörleri arasında gökyüzününü gözlemlemek için bir ağ kurmuştur. Bu Samanyolu'ndaki olası süpernova patlamaları için bir uyarı sistemi oluşturmaktadır.
Yüksek enerji kozmik nötrinoları
Süpernova nötrinolarının bant aralıkları birkaç MeV'den birkaç on MeV arasındadır.Ancak, süpernova patlamaların karmaşık gas ortamında (süpernova kalıntısı) üretilen kozmik ışınların hızlandırıldığı bloklarda bundan bir milyon kat daha enerjili nötrinolar yayması beklenmektedir.Walter Baade ve Fritz Zwicky kozmik ışınları süpernovalara atfederken hipotezleri Vitaly L. Ginzburg ve tarafından düzeltilerek süpernova kalıntılarına atfedilmiştir. Vitaly ve Sergei iddialarını önemi bir işaretle desteklemişlerdir: eğer süpernova kalıntılarının ivmelenmesinin verim oranı yüzde 10 ise Samanyolu'nun kaybettiği kozmik ışınlar telafi edilmektedir. Ginzburg ve Syrovatsky'ın iddiaları Enrico fermi tarafından çizilen teorik çerçeveyle tutarlı olan süpernova kalıntılarındaki 'şok dalgası ivmelenmesi'nin özgül mekanizması ve gözlemlenen verilerle desteklenmektedir. Çok yüksek enerjili nötrinolar hala görülmeyi beklemektedir, ancak nötrino astronumisinin bu alanı hala çok erken dönemindedir. Baikal, ,, Anteres, NEMO ve Nestor yüksek enerjili nötrinoları gözlemlemeyi amaçlayan mevcut veya yakında faaliyete geçecek olan deneylerdir. İlişkili bilgiler gama ışını gözlemcileri ve tarafından sağlanmaktadır. Esasen kozmik ışınların çarpışmaları yüklü piyonlar ki bunların bozunması nötrino salınımı yapacaktır ve yüksüz piyonlar oluşturacaktır ve süpernova kalıntısı her iki ışıma için de geçirgendir.
Ekstra-galaktik kozmik ışın etkileşimiyle açığa çıkan yüksek enerjili nötrinolar hala ya da özelleşmiş deneyi tarafından gözlemlenebilir.
Kozmik arka plan ışıması nötrinoları
Tıpkı Büyük Patlamadan kalan kozmik mikrodalga arka plan ışıması gibi, düşük enerjili nötrinosunun da arka planı olduğu düşünülüyor. 1980'lerde bunun evreni dolduran kara maddeyi açıklayabileceği düşünülüyordu. Nötrinoların kara maddeye aday olmalarında önemli bir avantajları var olduklarının bilinmesi, ancak bunun yanında birçok problem de içermektedirler.
Parçacık deneylerinden nötrinoların çok hafif olduğu ve ışık hızına yakın hızlarda hareket ettiği bilinmektedir. Bu nötrinolardan oluşan kara madde olarak adlandırılır. Buradaki temel problem yüksek hızları, çünkü nötrinolar kozmik genişleme onları soğutup kümeler halinde toplaşmalarını sağlamadan önce evrene dağılabilirler.Bu nötrinolardan oluşan kara maddeyi belirsizleştirir ve gördüğümüz büyük yapıyı imkânsız kılar.
Dahası bu aynı galaksiler ve onlardan kaçacak kadar hızlı olmayan kara maddeyle çevrilidir. Tahminen bu madde, için gereken kütle çekimi çekirdeklerini sağlamaktadır. Bu kara maddenin sadece küçük bir kısmının nötrinolar tarafından oluşturulduğunu gösterir.
Kozmolojik argümanlar kalıntı arka plan nötrinolarının, kütlesiz iseler 1.9 K sıcaklığa ve santimetre karede her tipten elli altışar yoğunluğa; eğer ki 0.1 meV kütleleri varsa daha soğuk sıcaklığa sahip olduğunu söyler.Kalıntı arka plan nötrinolarının yoğunlukları yüksek olmasına rağmen çok düşük ara kesit enerjilerinden(eV'nin altında) dolayı laboratuvar ortamında henüz algılanamamışlardır. Buna karşın arka plan nötrinosunun yoğunluğunun 6'da 1'ine sahip olmasına rağmen daha yüksek enerjiye sahip olan boron-8 güneş nötrinosu tanılanmıştır.
Nötrino tayini
Nötrinolar çok zayıf etkileşime girdiklerinden, anlamlı sayıda nötrino tayin edebilmesi için nötrino algılayıcılarının çok büyük olması gerekir. Nötrino algılayıcıları genellikle kozmik ışın ve arka plan ışımasını engellemek için yer altına inşa edilirler.
Karşı-nötrinolar ilk olarak 1956'da bir nükleer reaktörün yanında algılanmışlardır. ve , suda çözünmüş kadmiyum klorat içeren iki hedef kullanmışlardır.Kadmiyum hedefin yanına iki sintilasyon(kırpışım) algılayıcı yerleştirilmiştir.1.8 MeV sınırının üzerinde enerjiye sahip karşı-nötrinolar sudaki protonlarla etkileşime girerek pozitron ve nötron oluşturmuşlardır.Bu pozitronların elektronlarla birbirini iptal etmesi sonucu 0.5 MeV enerjili fotonlar açığa çıkar ve foton çifteleri hedefin alt ve üstündeki iki sintilasyon algılayıcı tarafında algılanabilir. Nötronlar kadmiyum çekirdeği tarafından yakalanarak 8 MeV enerjili dama ışıması yapar ve bu ışıma pozitronun iptali sonucu çıkan fotondan birkaç mikrosaniye sonra algılanır.
O zamandan beri birçok değişik algılama yöntemi kullanılmıştır. gelen nötrinonun suda elektron ve müon yaratması sonucu salınan algılamak için çevresi çevrilmiş büyük hacimli bir su tankıdır. de benzerdir, ancak gözlem ortamı olarak ağır su kullanılır. Aynı etkiden yararlanılsa da fazladan başka etkileşimlere de izin verir. Sonucunda çıkan nötronun klor yakalanması sonucu gama ışımasının algılanmasıyla döteryumun herhangi tipteki nötrino foto ayrılmasını da algılar. Diğer algılayıcılar, elektrik nötrinosunun esas halleriyle etkileşimleriyle oluşan aşırı argon ve germanyumu kontrol etmek için sırasıyla klor ve galyumla doludur.
Nötrinolara ilginin bilimsel motivasyonları
Nötrinolara olan bilimsel ilginin nedeni, nötrinolar, optik ya da radyo gibi gözlem tekniklerinin görüş alanlarıyla sınırlı olarak tanınan çevreye farklı bir irdeleme imkânını verebilir olmasıdır.
Nötrinoların ilk olarak 20. yüzyılda Güneş'in çekirdeğini incelemek için kullanılabileceği öngörülmüştür. Güneşin çekirdeğinin, çekirdeğini kaplayan devasa miktardaki maddenin sebep olduğu elektromanyetik ışımanın difüzyondan dolayı doğrudan optik bir inceleme mümkün değildir.Diğer taraftan nötrinolar yıldız füzyon yıldız reaksiyonlarında üretilir ve maddeyle çok zayıf etkileşime girer, çok az etkileşerek Güneş'ten geçer.Güneşin çekirdeğinden salınan fotonunun güneşin dış katmanına yayılması 40000 yıl gerektirirken nötrinolar görsel olarak engellenmez ve mesafeyi ışık hızına yakın hızda katederler.
Nötrinolar ayrıca güneş sistemimizin ötesindeki astronomik kaynakları araştırmada da kullanılabilir. Ayrıca nötrinolar yıldızlar arası ortamdan kayda değmeyecek kadar eksilerek geçebilen bilinen tek parçacıktır.Optik fotonlar toz, gaz ve arka plan ışıması tarafından engellenebilir ya da dağıtılabilirler. Ömürsüz foton veya atom çekirdeği formundaki yüksek enerjili kozmik ışınlar dolayı 100 megaparsekten daha fazla ilerleyemezler. Nötrinolar bu mesafeyi ve daha fazlasını çok az eksilerek katedebilirler.
Samanyolu'nun galaktik çekirdeği gaz ve birçok parlak cisim tarafından perdelenmektedir. Samanyolu'nun galaktik çekirdeğinden salınan nötrinoların Dünya merkezli ile önümüzdeki 10 yılda algınabileceği düşünülmektedir.
Nötrinoların başka bir kullanım alanı da devasa kütlelere sahip yıldızların çökmesi olan süpernovaları incelemektir. Süpernovaların çekirdek çökmesi evresi hayal edilemeyecek yoğunluk ve enerjiye sahiptir. Bu büyük yoğunluktan nötrinolar hariç kaçabilecek bilinen başka bir parçacık yoktur.Sonuç olarak, süpernovaların enerjilerinin %99'unu hızlı(10 saniye)nötrino patlamaları olarak saldıkları bilinmektedir ve süpernovada gerçekleşen olayları incelemede kullanılabilirler.
Nötrinonun kütlesini belirlemek de kozmolojinin önemli bir kontrolü olacaktır. Nötrinonun ileriki zamanlarda daha birçok kullanım alanı bulunacağı kesindir. Astrofizik açısından nötrinoların bir gözlem tekniği olarak geçerliliği, astrofizik camiasının nötrino araştırmalarına olan ilgisini arttırmaktadır.
Parçacık fiziğinde nötrinoları çalışmanın en önemli motivasyonu, parçacıkların standart modelinde teorize edilen en küçük kütleli, dolayısıyla en az enerjili parçacığı olmasıdır. Örneğin, eğer ki elektron, müon ve taudan sonra dördüncü nesil fermiyon varsa, parçacık hızlandırıcılarda en kolay elde edilen dördüncü nesil nötrino olacaktır.
Nötrinolar ayrıca kuantum kütle çekimi etkisini çalışmada da kullanılabilirler. Güçlü kuvvet ve elektromanyetik kuvvetten (manyetik momentleri yok ise eğer) etkilenmediklerinden, genelde bileşik halde bulunmadıklarından ve bozunmaya girmeye meyilli olmadıklarından rahatlıkla ayrıştırılarak bir kuantum seviyesindeki nötrinonun üzerinde kütle çekimi etkisi araştırılabilir.
Kaynakça
- ^ Mertens, Susanne (2016). "Direct neutrino mass experiments". Journal of Physics: Conference Series. 718 (2). s. 022013. arXiv:1605.01579 $2. Bibcode:2016JPhCS.718b2013M. doi:10.1088/1742-6596/718/2/022013.
- http://www.ps.uci.edu/~superk/neutrino.html25 Eylül 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- J. Bahcall et al. (2005). "New Solar Opacities, Abundances, Helioseismology, and Neutrino Fluxes". The Astrophysical Journal 621: L85–L88. doi:10.1086/428929.
- K. Riesselmann (2007). "Logbook: Neutrino Invention". Symmetry Magazine 4
- M.F. L'Annunziata (2007). Radioactivity. Elsevier. p. 100. .
- A. Goobar, S. Hannestad, E. Mörtsell, H. Tu (2006). "The neutrino mass bound from WMAP 3 year data, the baryon acoustic peak, the SNLS supernovae and the Lyman-α forest". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 606: 19. doi:10.1088/1475-7516/2006/06/019. arXiv:astro-ph/0602155.
- C.L Cowan Jr., F. Reines, F.B. Harrison, H.W. Kruse, A.D McGuire (July 20, 1956). "Detection of the Free Neutrino: a Confirmation". Science 124 (3212): 103–4. doi:10.1126/science.124.3212.103. PMID 17796274.
- Winter, Klaus (2000). Neutrino physics. Cambridge University Press. p. 38ff. .
This source reproduces the 1956 paper.
- "The Nobel Prize in Physics 1995". Nobelprize.org. Retrieved 29 Haziran 2010.
- I.V. Anicin (2005). "The Neutrino – Its Past, Present and Future". arΧiv:physics/0503172 [physics.hist-ph].
- M. Maltoni et al. (2004). "Status of global fits to neutrino oscillations". New Journal of Physics 6: 122. doi:10.1088/1367-2630/6/1/122. arXiv:hep-ph/0405172.
- S. Eidelman et al. (Particle Data Group) (2004). "Leptons in the 2005 Review of Particle Physics". Physics Letters B 592 (1): 1–5.
- S.E. Shnoll, K.I. Zenchenko, I.I. Berulis, N.V. Udaltsova, I.A. Rubinstein (2004). "Fine structure of histograms of alpha-activity measurements depends on direction of alpha particles flow and the Earth rotation: experiments with collimators". arΧiv:physics/0412007 [physics.space-ph].
- Stanford University (August 2010). "The strange case of solar flares and radioactive elements". Press release.
- E. Kolbe, G.M. Fuller (2004). "Neutrino-Induced Fission of Neutron-Rich Nuclei". Physical Review Letters 92 (11): 1101. doi:10.1103/PhysRevLett.92.111101.
- A. Kelic, K.-H. Schmidt (2005). "Cross sections and fragment distributions from neutrino-induced fission on r-process nuclei". Physics Letters B 616 (1–2): 48–48. doi:10.1016/j.physletb.2005.04.074. arXiv:hep-ex/0312045.
- G. Karagiorgi et al. (2007). "Leptonic CP violation studies at MiniBooNE in the (3+2) sterile neutrino oscillation hypothesis". Physical Review D 75 (013011): 1–8. doi:10.1103/PhysRevD.75.013011.
- M. Alpert (August 2007). "Dimensional Shortcuts". Scientific American. Retrieved 2009-10-31.[dead link]
- R. Cowen (2 February 2010). "Ancient Dawn's Early Light Refines the Age of the Universe". Science News. Retrieved 2010-02-03.
- LLNL/SNL Applied Antineutrino Physics Project. LLNL-WEB-204112 (2006): http://neutrinos.llnl.gov/21 Ocak 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- Applied Antineutrino Physics 2007 workshop:
- DOE/Lawrence Livermore National Laboratory (2008, March 13). New Tool To Monitor Nuclear Reactors Developed. ScienceDaily. Retrieved March 16, 2008, from http://www.sciencedaily.com/releases/2008/03/080313091522.htm1 Nisan 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde .
- C. Giunti, C.W. Kim (2007). Fundamentals of neutrino physics and astrophysics. Oxford
- P. Adamson et al. (MINOS Collaboration) (2007). "Measurement of neutrino velocity with the MINOS detectors and NuMI neutrino beam". arΧiv:0706.0437 [hep-ex].
- A. Goobar, S. Hannestad, E. Mörtsell, H. Tu (2006). "The neutrino mass bound from WMAP 3 year data, the baryon acoustic peak, the SNLS supernovae and the Lyman-α forest". Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 606: 19. doi:10.1088/1475-7516/2006/06/019. arXiv:astro-ph/0602155.
- R.N. Mohapatra et al. (APS neutrino theory working group) (2007). "Theory of Neutrinos: A White Paper". Reports on Progress in Physics 70: 1757. doi:10.1088/0034-4885/70/11/R02. arXiv:hep-ph/0510213.
- T. Araki et al. (KamLAND Collaboration) (2005). "Measurement of Neutrino Oscillation with KamLAND: Evidence of Spectral Distortion". Physical Review Letters 94 (8): 081801. doi:10.1103/PhysRevLett.94.081801.
- Fermilab (30 March 2006). "MINOS experiment sheds light on mystery of neutrino disappearance". Press release. Retrieved 2007-11-25.
- C. Amsler et al. (Particle Data Group) (2008). "The Review of Particle Physics: Neutrino Mass, Mixing, and Flavor Change". Physics Letters B 667: 1.
- Th. M. Nieuwenhuizen (2009). "Do non-relativistic neutrinos constitute the dark matter?". Europhysics Letters 86: 59001. doi:10.1209/0295-5075/86/59001.
- Cern - Physicists unlock mystery of subatomic particle - Los Angeles Times
- sciencedaily.com ("Upper Bound of 0.28 eV on Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey", Physical Review Letters, 105, 031301 DOI: 10.1103/PhysRevLett.105.031301)
- B. Kayser (2005). "Neutrino mass, mixing, and flavor change". Particle Data Group. Retrieved 2007-11-25.
- S.M. Bilenky, C. Giunti (2001). "Lepton Numbers in the framework of Neutrino Mixing". International Journal of Modern Physics A 16 (24): 3931–3949. doi:10.1142/S0217751X01004967. arXiv:hep-ph/0102320.
- Nuclear Fission and Fusion, and Nuclear Interactions. NLP National Physical Laboratory. 2008. Retrieved 2009-06-25.
- Typically about one third of the heat which is deposited in a reactor core is available to be converted to electricity, and a 4,000 MW reactor would produce only 2,700 MW of actual heat, with the rest being converted to its 1,300 MW of electric power production.
- Bernstein, A., et al. (2001). "Nuclear Reactor Safeguards and Monitoring with Antineutrino Detectors". arΧiv:nucl-ex/0108001.
- A. Bandyopadhyay et al. (ISS Physics Working Group) (2007). "Physics at a future Neutrino Factory and super-beam facility". arΧiv:0710.4947 [hep-ph].
- F. Reines, C. Cowan Jr. (1997). "The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist". Los Alamos Science 25: 3.
- A.K. Mann (1997). Shadow of a star: The neutrino story of Supernova 1987A. W. H. Freeman. p. 122. .
- J.N. Bahcall (1989). Neutrino Astrophysics. Cambridge University Press. .
- Davis, D. Raymond Jr. (2003). "Nobel Lecture: A half-century with solar neutrinos". Reviews of Modern Physics 75 (3): 10. doi:10.1103/RevModPhys.75.985.
wikipedia, wiki, viki, vikipedia, oku, kitap, kütüphane, kütübhane, ara, ara bul, bul, herşey, ne arasanız burada,hikayeler, makale, kitaplar, öğren, wiki, bilgi, tarih, yukle, izle, telefon için, turk, türk, türkçe, turkce, nasıl yapılır, ne demek, nasıl, yapmak, yapılır, indir, ücretsiz, ücretsiz indir, bedava, bedava indir, mp3, video, mp4, 3gp, jpg, jpeg, gif, png, resim, müzik, şarkı, film, film, oyun, oyunlar, mobil, cep telefonu, telefon, android, ios, apple, samsung, iphone, xiomi, xiaomi, redmi, honor, oppo, nokia, sonya, mi, pc, web, computer, bilgisayar
Bu maddede bircok sorun bulunmaktadir Lutfen sayfayi gelistirin veya bu sorunlar konusunda tartisma sayfasinda bir yorum yapin Bu madde veya sayfa baska bir dilden kotu bir bicimde tercume edilmistir Sayfa makine cevirisi veya dilde yetkinligi bulunmayan bir cevirmen tarafindan olusturulmus olabilir Lutfen ceviriyi gelistirmek icin yardim edin Mayis 2022 Bu maddede kaynak listesi bulunmasina karsin metin ici kaynaklarin yetersizligi nedeniyle bazi bilgilerin hangi kaynaktan alindigi belirsizdir Lutfen kaynaklari uygun bicimde metin icine yerlestirerek maddenin gelistirilmesine yardimci olun Kasim 2017 Bu sablonun nasil ve ne zaman kaldirilmasi gerektigini ogrenin Notrino isik hizina yakin hiza sahip olan elektriksel yuku sifir olan ve maddelerin icinden neredeyse hic etkilesmeden gecebilen temel parcaciklardandir Bu ozellikleri notrinolarin algilanmasini oldukca zorlastirmaktadir Notrinolarin cok kucuk ancak sifir olmayan durgun kutleleri vardir Yunan alfabesindeki n nu ile gosterilir Notrino13 Kasim 1970 de Argonne Ulusal Laboratuvari nda notrinolari tespit etmek icin bir hidrojen kabarcik odasinin ilk kullanimi BilesimTemel parcacikIstatistikFermiyonikAileLeptonlar antileptonlarNesilIlk ne ikinci nm ve ucuncu nt Etkilesim ler Zayif etkilesim ve kutlecekimSembolne nm nt n e n m n tParcacikspin 1 2 ℏ kiralite Left zayif izospin 1 2 lepton no 1 cesni e m t Antiparcacikspin 1 2 ℏ kiralite Right zayif izospin 1 2 lepton no 1 cesni e m t Teorilestirmene elektron notrinosu Wolfgang Pauli 1930 nm muon notrinosu 1940 larin sonu nt tau notrinosu 1970 lerin ortasiKesifne Frederick Reines 1956 nm Leon Lederman Melvin Schwartz ve Jack Steinberger 1962 nt DONUT 2000 Turler3 tur elektron notrinosu ne muon notrinosu nm ve tau notrinosu nt Kutle lt 0 120 eV lt 2 14 10 37 kg guvenirlilik duzeyi 95 3 cesni toplamiElektrik yuku0 eSpin1 2 ℏZayif izospinLH 1 2 RH 0Zayif hiperyukLH 1 RH 0 1 3 Notrinolar elektriksel yuklerinin olmamasi haricinde elektronla benzesirler Notrinolar elektriksel olarak yuksuz olduklarindan elektronlar etkilenirken onlar elektromanyetik kuvvetlerden etkilenmezler Notrinolar sadece menzili elektromanyetik kuvvetten cok cok kucuk olan zayif kuvvetten etkilenirler bu sebepten maddelerin icinden cok etkilesime girmeden gecebilirler Notrinolarin kutlesi oldugundan kutle cekimi kuvvetiyle diger kutleli parcaciklar gibi etkilesir ancak kutle cekimi kuvveti bilinen dort kuvvetin arasinda en zayif olanidir Notrinolar belirli atom bozunmalarinda veya gunesteki nukleer reaktorlerdi ya da kozmik isinlar atomlara carptiginda olusan nukleer reaksiyonlar sonucu gibi belirli olaylarda aciga cikarlar Uc tip notrino vardir elektron notrinosu muon notrinosu ve Her tip notrinonun birer tane de karsi notrino adi verilen antiparcacik vardir Elektron notrinosu ya da elektron karsi notrinosu protonun notrona donusmesinde ortaya cikar ya da tersi olarak beta bozunmasinin iki formu Notrinoyu iceren etkilesimler zayif kuvvet tarafindan olusturulmus sistemlerdir Gunesten yayilan cogu notrino Dunya ya ulasirlar Saniyede dunya yuzeyinin gunese dik olan cm basina yaklasik 65 milyar notrino ulasir TarihceKorunum yasasindan notrinonun varliginin tahmini Notrino ilk olarak 1930 da Wolfgang Pauli tarafindan cekirdekte meydana gelen o donem de notronun bu etkilesimin parcasi oldugu bilinmiyordu ve sonucunda 1 elektron 1 proton ve 1 karsi notrinonun aciga ciktigi beta bozunmasinda kutlenin korunumu yasasi momentumun korunumu yasasi ve acisal momentumun korunumu yasasini saglamasi icin ongorulmustur n0 p e ne Pauli algilanamayan bir parcacigin girenler ve cikanlar arasindaki enerji momentum ve acisal momentum farkini tasidigini teorik olarak ifade etmistir Pauli bu tahmini parcaciga notron adini vermistir Ancak 1932 de James Chadwick kutlesi daha buyuk olan bir parcacik kesfedip o da notron adini vermistir ve her iki parcacik ayni adi tasimistir Daha sonra 1934 te beta bozunmasinin teorisini ureten Enrico Fermi kutlesi kucuk olan bu parcaciga notrino adini vererek bu karisikligi gidermistir Italyanca da notrino kucuk notron anlamina gelir Indirgenmis beta bozunmasindan dogrudan algilanmasi 1942 de beta yakalamanin deneysel olarak notrinonun algilanmasini saglayacagini ongormustur Science in 20 Temmuz 1956 tarihli sayisinda Frederick Reines F B Harrison H W Kruse ve A D McGuire notrinoyu algiladiklarini yayinladilar Bundan yaklasik 40 yil sonra bu calismalariyla 1995 te Nobel Odulu u aldilar Gunumuzde olarak bilinen bu deneyde notrinolar nukleer reaktordeki beta bozunmasinda notrinonun protona carpmasi sonucu ortaya notron ve pozitron cikar ne p n0 e Ortaya cikan pozitron derhal bir elektronla birleserek iptal olur ve bu birlesme sonucu ortaya cikan iki gama isini algilanabilir Notron ise uygun bir cekirdek tarafindan yakalanir ve ortaya gama isini cikar Bu rastlantisal iki olay pozitronun iptal olmasi ve notronun yakalanmasi karsi notrino etkilesimi icin ozgul isaretlerdir Gunumuzde bu deney sonucu tahmin edilmis olan ve ortaya cikan parcacigin karsi notrino oldugu bilinmektedir Notrino turlerinin deneysel kaniti Leon M Lederman Melvin Schwartz ve Jack Steinberger e 1988 Nobel Odulu almalarini saglayan 1962 deki calismalarinda muon notrinosunu bularak teorik olarak tahmin edilerek neutretto adi verilmisti sadece tek tip notrino olmadigini gostermistir 1975 te Stanford Linear Accelerator Center da ucuncu tur lepton olan tau kesfedildiginde ona eslik eden bir notrino tau notrinosu tahmin ediliyordu Ucuncu tip bir notrinonun varliginin ilk kaniti notrinonun bulunmasini saglayan beta bozunmasina benzer tau bozunmasindaki eksik enerji ve momentumdu Tau notrinosunun ilk algilanmasi 2000 yilinda Fermilab daki tarafindan duyuruldu Tau notrinosu leptonlarin sonuncusudur ve Standart Model in en son kesfedilen ikinci parcacigidir yani 2012 de Higgs bozonunun kesfinden 12 yil once gozlemlenmistir Tau notrinosunun varligi Buyuk Elektron Pozitron Carpistiricisi tarafindan tekrar onaylandi Solar notrino problemi 1960 larin sonlarindan itibaren bircok deneysel calisma gunesten gelen notrino sayisinin Standart Gunes modeli nin ongordugunun ucte biri ya da yarisi kadar oldugunu gostermisti Solar notrino problemi olarak bilinen bu problem yaklasik 30 yil boyunca cozumsuz kaldi Parcacik fiziginde standart model notrinonun kutlesi oldugunu bu sebepten turunu degistiremeyecegini soyler ancak eger notrinonun kutlesi varsa turunu degistirebilir salinim yapabilir Notrinonun salinimi icin uygulanabilir bir yontem ilk olarak 1957 de Bruno Pontecorvo tarafindan kaon salinimi ornek alinarak onerildi 10 yili askin bir sure matematiksel formulunu ve modelini gelistirmek icin calisti 1985 te ve 1978 deki Lincoln Wolfenstein nin calismasini gelistirerek tur saliniminin notrinonun maddenin icinden gectigini kabul ederek yeniden duzenlenebilecegini soylediler olarak bilinen bu calisma gunesten salinan notrinolarin gunes cekirdegindeki yogun maddelerden nasil gecerek dunyadaki dedektorlere ulastigini anlamakta cok onemlidir Gunes notrinosunun tur saliniminin dogrudan algilanmasi 1998 den baslayarak deneyler gunes ve atmosfer notrinosunun tur salinimini gostermeye basladi Super Kamiokande ve Sudbury Notrino Gozlemevi ne bakiniz Bu gunes notrinosu problemini cozdu Guneste olusan elektron notrinosu kismi olarak algilanamayan diger turlere donuserek dunyaya ulastigi bulundu Bazi deneylerin sonuclari notrinonun salinimsiz mekanizmasiyla tutarli olsa da genel olarak tum deneyler goz onune alindiginda notrinonun tur salinimi yaptigi gosterilmistir Ozellikle reaktor deneyi ve hizlandirici deneyi bununla ilgilidir KamLAND deneyi gunesteki elektron notrinosunun donusumu tanimlamistir MINOS ise atmosfer notrinosunun donusumunu gostermis ve duzenli kutle dagilisini gostermistir Supernova notrinosunun algilanmasi Raymond Davis Jr bu alanda oncu olan uzerine calismasi ile ve Masatoshi Koshiba ilk bulgulayan kisi olarak 2002 de Fizik Nobel Odulu almislardir ve 1987 de SN 1987A supernovasinin notrinolarin bulgulanmasi ile alani baslamistir Ozellikleri ve reaksiyonlariNotrinolar yarim tam sayi spine sahiptirler bu sebepten fermiyondurlar Temel olarak zayif kuvvetle etkilesime girerler Notrino tur saliniminin kesfi kutleleri oldugunu gostermistir Kutlelerin olmasi cok zayif 10 19 mB derecesinde notrino manyetik momentine sahip olduklarini ve elektromanyetik etkilesimlere girdiklerini ongorur Columbia Universitesi nde Chien Shiung Wu tarafindan yapilan deneyde notrinolarin her zaman sag kiralitesi oldugu gosterilmistir Notrinolarin radyoaktif reaksiyonlarin arka plan sureclerinde ozgun olarak tanimlanmasi oldukca zordur Bu sebepten erken donemdeki deneylerde ozel bir reaksiyon yolu secerek bu kolaylastirilmaya calisilmistir Ornegin sudaki bir hidrojen atomunun cekirdegindeki karsi notrinonun etkilesimi gibi Bulgulamak icin yapilan bir deneyde hidrojenin cekirdegi basitce tek protondan olustugundan ve agir cekirdeklerdeki gibi zincirleme nukleer bir arka plan reaksiyonunu incelemek gerekmediginden oldukca kolaylastiricidir Nukleer reaktorun hemen yanina konulan bir metrekupluk suda goreceli olarak bu tip reaksiyonlar olusur ancak bu deney seti su an plutonyumun olusma oranini bulmak icin kullanilmaktadir Kirilma indisi ve MSW etkisiyle analoji kurma Isigin gecirken maddeler icinden gecisine benzer olarak notrinolar maddenin icinden gecebilirler Bu surec dogrudan bulgulanabilir degildir cunku iyonlastirici radyasyon meydana gelmez ancak yaratir Notrinonun enerjisinin cok kucuk bir kismi maddeye aktarilir Notrinolar daha agir cekirdeklerle etkilesime girebilir onlari baska bir cekirdege donusturebilir Bu surec radyokimyasal notrino dedektorunde kullanilir Bu durumda hedef cekirdegin spini ve enerjisi goz onune alinarak etkilesime girme ihtimalleri hesaplanir Genellikle etkilesime girme ihtimal cekirdekteki notron ve proton sayisi artikca artar Notrinolar nukleer bozunma oranini etkileyebilir Ruslara ait bir calismada sanildigi gibi nukleer bozunma oraninin sabit olmadigini ve guneste ortaya cikan notrino sayisindan etkilendigi bulgulanmistir Bu calisma dogru ve tarih boyunca gunesten gelen notrino saysi sabit degil ise radyometrik tarihleme guvenirligi degisecektir Gozlemlenmemis teorik reaksiyonlar indirgenmis notrino fizyonu Notronlarin nukleer reaktorlerde yaptigi gibi notrinolar da agir cekirdeklerde fizyon reaksiyonu tetikleyebilir Bu laboratuvar ortaminda henuz bulgulanabilmis olmasa da yildizlar ve supernovalarda gerceklesen olayin bu oldugunu tahmin ediliyor Bu surec dogadaki izotoplarin oranini etkiliyor olabilir Notrino tipleri Neutrinos in the of elementary particles Fermiyon Sembol KutleNesil 1Elektron notrino ne lt 2 2 eVElektron karsi notrino ne lt 2 2 eVNesil 2Muon notrino nm lt 170 keVMuon karsi notrino nm lt 170 keVNesil 3Tau notrino nt lt 15 5 MeVTau karsi notrino nt lt 15 5 MeV Standart modeldeki leptonlara es olan uc tip notrino vardir elektron notrino muon notrino ve tau notrino yandaki tabloya bakiniz Guncel olarak notrino tipleri en acik Z bozonunun bozunmasinda gorulur Bu parcacik herhangi bir hafif notrino tipine veya karsi notrino tipine bozunabilmektedir ve ne kadar cok bozunabilecegi uygun notrino tipi varsa yari omru o kadar kisadir Standart modelde 6 kuark ve 6 leptona karsilik fizikciler 3 tip notrino olmasi gerektigini kabul ederler ancak acik bir sekilde kac tip notrinonun oldugunun tespiti parcacik fiziginin amaclari arasindadir Olasi zayif kuvvetle etkilesime girmeyen tip salinimlariyle meydana gelebilecek daha ari notrinolarin olma ihtimali Z bozonuna dayali olcumler tarafindan etkilenmez deneyi bu tarz notrinolarin varliginin sinyalini vermistir Ancak deneyinin son zamanlardaki anarmol datalara ve bu datalarin ari notrinolar gibi egzotik notrino tiplerine isaret edebilir olmasina ragmen deneyi bu ari notrinolarin deneysel sonuclari aciklamakta gerekli olmayacagini onermektedir Son zamanlarda analiz edilen kozmik arka plan radyasyonunun Wilkinson Mikrodalga Anizotropi Arastirma Araci nin verileri uc ya da dort tip notrino olduguyla hemfikir Arastirma aracindan elde edilecek 2 yillik daha data sonunda bu problemin cozulmesi umut edilmektedir Karsi notrinolar Karsi notrinolar beta bozunmasi sonucu ortaya cikan notr olan notrinolarin Antiparcaciklaridir Bir notronun bir protona donustugu beta yayilmasi esnasinda yayilirlar spine sapitirler ve lepton ailesi parcaciklara girerler Gozlemlene tum karsi notrinolar sag yonlu sarmalliga sahiptir bu sebepten olasi iki spinden sadece tekine sahip olabildikleri gozlemlenmistir ki notrinolarin hepsi de sol yonlu sarmalliga sahiptir Karsi notrinolar da notrinolar gibi maddelerin icinden gecerler ve sadece kutle cekimi kuvveti ve zayif kuvvetle etkilesirler bu ozellikleri onlari deneysel olarak gozlemlenmeleri cok zor kilar Notrino salinimi deneyi karsi notrinolarin kutlesi oldugunu gosterirken beta bozunumu deneyi bu kutlenin cok kucuk olmasi gerektigini gostermistir ne gore bir notrino ve karsi notrino etkilesime girdiklerinde bilesik bir foton olustururlar Notrino ve karsi notrino yuksuz olduklarindan ayni parcacik olma ihtimalleri vardir Bu ozellige sahip parcaciklar Majorana parcaciklari verilir Eger gercekten bunlar Majorana parcaciklar ise mumkundur Bazi deneyler bu sureci gozlemlemeye calismistir Dunya capinda karsi notrinolari nukleer silahlarin yayginlasmasini engellemek icin reaktorleri tespit etmede kullanmak uzerine calismalar baslamistir Karsi notrinolar ilk olarak kadmiyum cekirdeginin bir su tanki ile etkilesmesi sonucu bulgulanmistir Bunun ardindan nukleer reaktorler karsi notrinolari kontrol etmek icin kullanilmistir Tip salinimi Notrinolar genellikle cok belirli tiplerle elektron muon tau algilanirlar Ancak notrino salinimi olarak bilinen fenomende notrinolar uzayda hareket ederken tip degistirebilirler Ozellikle bu notrinonun tip ozdurumlarinin kutle ozdurumlariyla basitce 1 2 3 diyelim es olmamasindan kaynaklanir Bu durum uzayda bir noktada elektron notrino olarak algilanan bir notrinonun ilerlerken baska bir noktada muon ya da tau notrinosu olarak algilanma olasiliginin olmasini saglar Notrino ve karsi notrinonun ayni parcacik olma ihtimali vardir Bu fikir ilk olarak Italyan fizikci tarafindan ortaya atilmistir Bir notrino spin durumunu degistirerek bir karsi notrinoya ya da tam tersi donusebilir Boyle bir spin donusumunun olabilmesi icin notrinonun kutlesi olmasi gerekmektedir ki bu nedenle isik hizindan daha yavas hareket ediyor olsun Cunku boyle bir spin donusumu ancak sabit referans sisteminde mumkundur Bunun olabilmesi icin referans sisteminin notrinodan daha hizli hareket etmesi gerekir Surat Notrino salini fikri ortaya cikmadan once genel kabul notrinonun isik hizinda hareket ettigiydi Notrinonun hizi problemi kutlesi ile yakindan ilintilidir Gorelilik kuramina gore eger ki notrino kutlesiz ise isik hizinda hareket edecektir ancak kutlesi varsa isik hizina ulasamaz 1980 li yillarin basinda notrinonun hizini olcmede ilk olarak darbeli pion demetleri ki darbeli proton demetlerinin bir hedefe carptirilmasiyla elde edlir kullanilmistir Pionlar bozunarak notrinoya donusmustur ve notrinolarin uygun bir uzakliktaki dedektorun zaman penceresiyle etkilesimi gozlenmistir bunun sonucu isik hiziyla tutarli cikmistir Deney dedektoru ile tekrar edilmis ve 3GeV notrino icin 1 000051 26 c bulunmustur Hizinin ortalama degeri isik hizindan buyuk cikmis olsa da hesaplanan belirsizlik hizinin gercek degerinin isik hizindan buyuk olmadigini gosterecek kadar buyuktur Deneysel olcumler muon notrinonun kutlesi icin 90 kesinlikle yaklasik 50 MeV lik bir ust sinir belirlemistir Ayni gozlem daha buyuk aralikta SN 1987A da da yapilmistir Bu gozlemde notrinonun hizi isik hizina esit cikmistir Bu sebepten notrinonun kutlesini belirlemede hizinin olcumleri yeterli degildir Kutle Parcacik fiziginde standart model genel cercevesine notrinolari kutleli kabul etmeleri sorun olmamasina ragmen notrinonun kutlesiz oldugunu kabul etmektedir Gercekte deneysel olarak kurgulanmis olan notrino salinimi notrinolarin sifirdan farkli kutlelerinin oldugunu kabul eder Esasen 1975 te Bruno Pontecorvo tarafindan dusunulmustur Notrinonun kutlesine ust sinir belirleyen en gecerli yaklasim kozmolojiye aittir Buyuk Patlama modeli kozmik mikrodalga arka planinda notrino sayisi ve foton sayisi arasinda sabit bir oran oldugunu ongorur Eger uc tip notrinoya ait toplan enerjiden notrino basina 50 eV lik bir enerji dusseydi evrende kutle miktari cok fazla olur ve evren cokerdi Eger ki notrinolarin stabil olmadigi kabul edilirse bu sinir engellenebilir ancak standart model bunu zorlastirmaktadir Kozmik mikrodalga geri plan radyasyonu Galaksi arastirmalari ve gibi kozmik veriler incelendiginde notrinonun kutlesi icin daha kesin bir sinirlayici ortaya cikar Burdan notrinolarinin kutlelerinin toplaminin 0 3 eV den kucuk olmasi gerektigi cikarimi yapilir 1998 de Super Kamiokande notrino detektoru gercekten de notrinonun tip salinimi yaptigini ve bu sebepten kutlesi olmasi gerektigini gostermistir Bu notrinolarin kutlelerini gostermis olsa da kutlelerin araligi hala bilinmemektedir Bunun sebebi notrino salinimi sadece kutlelerin karelerinin farkina baglidir Simdiye kadar kutle ozduzeni 1 ve 2 arasindaki farka en iyi yakinsamayi Dm2 21 0 000079 eV2 2005 te yapmistir 2006 da muon notrinosunun salimini incelemis ve kutle ozduzeni 2 ve 3 arasindaki kutlelerin karesi farkini bulmustur Ilk veriler Dm2 32 0 0027 eV2 oldugunu gostermistir ki KamLAND ile tutarlidir Dm2 32 iki kutlenin kareleri farki oldugundan en azindan biri bu degerin karekoku olmak zorundadir bu da en az bir notrino kutle ozduzeninin en az 0 04 eV ye sahip oldugunu gosterir 2009 da galaksi kumesinden gelen verilerin islenmesiyle notrinonun kutlesinin 1 5 eV civarinda oldugu tahmin edilmektedir Buna gore meV araligindaki tum notrino salinmalari icin tum notrinolarin kutleleri yaklasik olarak esittir Bu deger Mainz Troitsk nin elektron notrinosu icin ongordugu 2 eV lik ust sinirin altindadir Bu deger 2015 te deneyinde tekrar kontrol edilecek ve 0 2 eV ile 2 eV arasinda bir deger bulunursa Soguk Kara Madde parcaciginin yok oldugu ispatlanmis olacaktir Notrinonun kutlesini tam olarak belirlemek icin hala calismalar devam etmektedir Yontem olarak beta bozunmasi ya da kullanilmaktadir Mayis 2010 da CERN deki fizikciler ve notrino donusumunu gozlediklerini bildirdi ki bu notrinonun kutlesi oldugunu gostermektedir Tekrar cozulmesi gereken astronomik kanitlarin tersine temmuz 2010 da3 D MegaZ deneyi uc notrinonun bilesik kutlesinin 280 meV den az olmasi gerektigini gostermistir Yonsellik Deneysel sonuclar gostermektedir ki neredeyse gozlenen tum notrinolarin sol yonlu sarmalliga momentaya ters paralel spin sahip oldugunu ve karsi notrinolarin hata payi ile sol yonlu sarmalliga sahip oldugunu gostermistir Kutlesizlik sinirinda her iki parcacik icin olasi tek bir kiralite oldugu anlamina gelir Bu kiraliteler Standart Model de bulun kiralitelerdir Bu karsitligin olmama ihtimali vardir Eger boyle ise notrinolarin ozellikleri gozlenenlerden oldukca farklidir Teorik olarak ya cok agirlar ya da zayif kuvvetlerle etkilesime girmiyorlar ya da her ikisi birden olabilir Sifir olamayan notrino kutlesi isleri karistirir Notrinolar zayif etkilesimde kiralite ozduzeni olarak ortaya cikarlar Ancak kutleli parcaciklarin kiralitesi hareketin bir sabiti degildir sarmallik ise oyledir ama kiralite operatoru ile sarmallik operatoru ayni ozduzenleri paylasmaz Bagimsiz notrinolar mn E araliginda karisik genlikle sol ve sag yonlu sarmalliga sahip karisik olarak hareket ederler Bu deneysel verileri kayda deger sekilde etkilemez cunku notrinolar genellikle goreceli degildir ve bu karisik genlik birbirini sondurecek kadar kucuktur ornegin cogu gunes notrinosu 100 keV 1 MeV araliginda enerjiye sahiptir bu sebepten yanlis sarmallik 10 10 sinirini asmalarini saglayamaz Notrino kaynaklariYapay olarak uretilen notrinolar Nukleer reaktorler yapay notrinolar icin en temel kaynaktir Karsi notron fisyon surecinde sonraki notronca zengin sonraki nesildeki beta bozunmasi sonucu ortaya cikar Genellikle karsi notrino akisi 235U 238U 239Pu ve dan fisyondaki sonucu ortaya cikar Nukleer fisyonda yaklasik 200 MeV lik bir enerji ortaya cikar ve 4 5 yaklasik 9 MeV kismi karsi notrino olarak salinir 4000 MW lik temel enerjili ve 1300 MW lik elektrik gucu ureticli tipik bir nukleer reaktorde atomlarin fisyonu sonucu ortaya 4185 MW guc uretilir 185 MW lik kismi karsi notrino olarak salinir ve nukleer reaktorun yapisinda buna sebep olacak bir muhendislik yoktur Bunun anlami nukleer reaktorun 185 MW lik kismi kayip olur isiya donuserek tribunleri cevirmez karsi notron olarak salinir ve hic iz birakmadan binanin duvarlarindan gecer ve kaybolur Karsi notrinonun enerji tayfi hangi kaynak kullanildigina gore degisir plutonyum 239 sonucu ortaya cikan enerji uranyum 235 sonucu ortaya cikan enerjiden biraz daha fazladir ancak genellikle algilanabilir karsi notrinolarin yaklasik maksimum 10 MeV degeriyle 3 5 MeV ile 4 MeV arasinda bir pik degeri vardir Dusuk enerjiye sahip karsi notrinolari algilamak icin bir deney duzenegi yoktur en az 1 8 MeV enerjiye sahip karsi notrinolar tek olarak algilanabilir Yaklasik olarak nukleer reaktorden salinan karsi notrinolarin 3 sinir degerin uzerindedir Ortalama bir nukleer guc tesisi sinirin uzerinde saniyede 1020 karsi notrino ve cok daha fazlasini mevcut dedektorlerle algilanamayacak olan karsi notrino salar Bazi parcacik hizlandiricilar notrino demeti olusturmak icin kullanilir Teknik hizlandirilmis protonu sabitlenmis bir hedefe carptirilarak yuklu piyon veya yaratmayi icerir Bu kararsiz parcaciklar daha sonra manyetik alanla hareket ederken bozunabilecekeleri bir tunele odaklanir Bu bozunan parcaciklarin isotropik notrinolar yerine notrino demetleri olusturur Muon bozunmasindan notrino etmek icin hizlandirici tesisi yapimi calismalari devam etmektedir Bu tarz tesisler genellikle notrino fabrikasi olarak bilinir Nukleer bombalar da yuksek miktarda notrino salinimi yapar J M Kellogg tarafindan nukleer reaktorler kullanilmasi onerilmeden once ve notrinolari bombalarda algilamayi dusunmuslerdir Cografik uretilen notrinolar Notrinolar dogal olarak olarak salinir Ozel olarak 238U ve 232 izotoplarinin ve 40K nin karsi notrino salarlar Bu cografi notrino olarak anilan dunyanin ic kesimleri hakkinda bilgi edinmek icin degerlidir Cografi notrinolar icin ilk gosterge 2005 te deneyinde bulunmustur Cografi notrinolarin olcumunde KimLAND in temel arka plani reaktorden salinan karsi notrinodur Daha sonraki deneylerde cografi notrinolarin olcumu icin deneylerin gelistirilmesi amaclanmaktadir bunun icin reaktorlerden uzakta olmasi gerekir Atmosfer notrinolari Kozmik isinlarin dunya atmosferindeki atom cekirdeklerine carptiginda kararsiz olan parcacik yagmurlari olusturur ve bu kararsiz parcaciklar beta bozunmasina ugrayarak notrino salinimi yapar Taka Temel Arastirmalar Enstitusu Hindistan Osaka Sehir Universitesi Japonya ve Durham Universitesi UK deki parcacik fizikciler ilk olarak 1965 te Hindistan daki altin madeninde kozmik notrinonun etkilesimini kayda gecirmislerdir Gunes notrinolari Gunes notrinolari asil olarak gunes ve diger yildizlardaki fuzyon sonucu olusurlar Surecin detaylari tarafindan aciklanir Kisaca dort proton birleserek helyumu olustururken iki tanesi notrona donusur ve bu donusumde iki tane elektron notrino salinir Gunes her yonde devasa miktarda notrino salar Her saniye dunyanin gunese donuk yuzunun her santimetre karesine yaklasik 65 milyar notrino ulasir Notrinolar Dunya nin kutlesi tarafinda kayda deger sekilde sogrulmadigindan Dunya nin Gunes e donuk olmayan yuzune de ayni miktarda notrino ulasir Supernova notrinolari Notrinolar Tip Ib Ic ve II cekirdek cokmesi supernovalarda onemli bir urundur Boyle bir olayda cekirdekdeki yogunluk 1017 kg m o kadar yuksektir ki elektronun elektron ve protonun birleserek notron ve elektron notrinosu olusturmasindan kacmasina yeterli degildir Ikinci ve daha onemli bir notrino kaynagi da tum tatlardaki notrino karsi notrino ikilisinin ayrilmasiyla olusan notron cekirdegin termal enerjisidir 100 milyon kelvin Supernovada aciga cikan enerjinin cogunlugu cok buyuk notrino patlamalari olarak salinir Ilk deneysel veriler notrinolarin bulgulanmasi ile elde edildi 13 saniyeden kisa bir patlamada su bazli dedektorler ve sirasiyla termal kaynakli 11 ve 8 notrino algilarken sintilator temelli dedektor Baksan termal ya da elektrik yakama temmli 5 notrino 1 bulgulamistir Bu olay notrinolarin yildizi carpismasi gibi olaylar sonucu da uretilir olabilecegi fikrini dogurdu Supernovadaki notrino sinyalleri sonraki sok dalgasiyla orta cikma gercekligine dayanarak beklendigi uzere ilk elektromanyetik isimalardan birkac saat once dunyaya ulasir Notrinolarin patlayan yildizin calkalanan maddesiyle istisnai olarak cok zayif etkilestiginden gecip giderken elektromanyetik isimanin fotonlari yavaslar Notrinolar maddeyle cok az etkilestiginden notrinolarin supernova patlamasinin en ic kismi hakkinda bilgi tasidigi dusunulmektedir Supernova patlamasinin sok dalgasinin olusturdugu radyoaktif elementlerin gorunur isimalari ve supernovanin kendi urettigi isinlar yogun ve karmasik gaz tarafindan dagitilir Diger taraftan notrinolar bu gaz bulutunun icinden gecerek supernovanin ic kesimleri hakkinda bilgi tasir supernovanin merkezindeki yogunluk notrinolari etkilemeye yeterliydi Bundan dolayi notrino patlamalarinin gorunur ve gama isinlari radyo dalgalarindan daha cabuk ulasacagi beklenir Ardaki zaman rotar sok dalgasinin hizina ve yildizin en dis katmaninin kalinligina baglidir Tip II supernova icin astronomlar notrino yagisinin yildiz cekirdeginin cokmesinden saniyeler sonra basladigini ancak ilk elektromanyetik isimanin saatler sonra oldugunu dusunmektedirler projesi olasi supernova olaylarini yakalamak icin notrino dedektorleri arasinda gokyuzununu gozlemlemek icin bir ag kurmustur Bu Samanyolu ndaki olasi supernova patlamalari icin bir uyari sistemi olusturmaktadir Yuksek enerji kozmik notrinolari Supernova notrinolarinin bant araliklari birkac MeV den birkac on MeV arasindadir Ancak supernova patlamalarin karmasik gas ortaminda supernova kalintisi uretilen kozmik isinlarin hizlandirildigi bloklarda bundan bir milyon kat daha enerjili notrinolar yaymasi beklenmektedir Walter Baade ve Fritz Zwicky kozmik isinlari supernovalara atfederken hipotezleri Vitaly L Ginzburg ve tarafindan duzeltilerek supernova kalintilarina atfedilmistir Vitaly ve Sergei iddialarini onemi bir isaretle desteklemislerdir eger supernova kalintilarinin ivmelenmesinin verim orani yuzde 10 ise Samanyolu nun kaybettigi kozmik isinlar telafi edilmektedir Ginzburg ve Syrovatsky in iddialari Enrico fermi tarafindan cizilen teorik cerceveyle tutarli olan supernova kalintilarindaki sok dalgasi ivmelenmesi nin ozgul mekanizmasi ve gozlemlenen verilerle desteklenmektedir Cok yuksek enerjili notrinolar hala gorulmeyi beklemektedir ancak notrino astronumisinin bu alani hala cok erken donemindedir Baikal Anteres NEMO ve Nestor yuksek enerjili notrinolari gozlemlemeyi amaclayan mevcut veya yakinda faaliyete gececek olan deneylerdir Iliskili bilgiler gama isini gozlemcileri ve tarafindan saglanmaktadir Esasen kozmik isinlarin carpismalari yuklu piyonlar ki bunlarin bozunmasi notrino salinimi yapacaktir ve yuksuz piyonlar olusturacaktir ve supernova kalintisi her iki isima icin de gecirgendir Ekstra galaktik kozmik isin etkilesimiyle aciga cikan yuksek enerjili notrinolar hala ya da ozellesmis deneyi tarafindan gozlemlenebilir Kozmik arka plan isimasi notrinolari Tipki Buyuk Patlamadan kalan kozmik mikrodalga arka plan isimasi gibi dusuk enerjili notrinosunun da arka plani oldugu dusunuluyor 1980 lerde bunun evreni dolduran kara maddeyi aciklayabilecegi dusunuluyordu Notrinolarin kara maddeye aday olmalarinda onemli bir avantajlari var olduklarinin bilinmesi ancak bunun yaninda bircok problem de icermektedirler Parcacik deneylerinden notrinolarin cok hafif oldugu ve isik hizina yakin hizlarda hareket ettigi bilinmektedir Bu notrinolardan olusan kara madde olarak adlandirilir Buradaki temel problem yuksek hizlari cunku notrinolar kozmik genisleme onlari sogutup kumeler halinde toplasmalarini saglamadan once evrene dagilabilirler Bu notrinolardan olusan kara maddeyi belirsizlestirir ve gordugumuz buyuk yapiyi imkansiz kilar Dahasi bu ayni galaksiler ve onlardan kacacak kadar hizli olmayan kara maddeyle cevrilidir Tahminen bu madde icin gereken kutle cekimi cekirdeklerini saglamaktadir Bu kara maddenin sadece kucuk bir kisminin notrinolar tarafindan olusturuldugunu gosterir Kozmolojik argumanlar kalinti arka plan notrinolarinin kutlesiz iseler 1 9 K sicakliga ve santimetre karede her tipten elli altisar yogunluga eger ki 0 1 meV kutleleri varsa daha soguk sicakliga sahip oldugunu soyler Kalinti arka plan notrinolarinin yogunluklari yuksek olmasina ragmen cok dusuk ara kesit enerjilerinden eV nin altinda dolayi laboratuvar ortaminda henuz algilanamamislardir Buna karsin arka plan notrinosunun yogunlugunun 6 da 1 ine sahip olmasina ragmen daha yuksek enerjiye sahip olan boron 8 gunes notrinosu tanilanmistir Notrino tayiniNotrinolar cok zayif etkilesime girdiklerinden anlamli sayida notrino tayin edebilmesi icin notrino algilayicilarinin cok buyuk olmasi gerekir Notrino algilayicilari genellikle kozmik isin ve arka plan isimasini engellemek icin yer altina insa edilirler Karsi notrinolar ilk olarak 1956 da bir nukleer reaktorun yaninda algilanmislardir ve suda cozunmus kadmiyum klorat iceren iki hedef kullanmislardir Kadmiyum hedefin yanina iki sintilasyon kirpisim algilayici yerlestirilmistir 1 8 MeV sinirinin uzerinde enerjiye sahip karsi notrinolar sudaki protonlarla etkilesime girerek pozitron ve notron olusturmuslardir Bu pozitronlarin elektronlarla birbirini iptal etmesi sonucu 0 5 MeV enerjili fotonlar aciga cikar ve foton cifteleri hedefin alt ve ustundeki iki sintilasyon algilayici tarafinda algilanabilir Notronlar kadmiyum cekirdegi tarafindan yakalanarak 8 MeV enerjili dama isimasi yapar ve bu isima pozitronun iptali sonucu cikan fotondan birkac mikrosaniye sonra algilanir O zamandan beri bircok degisik algilama yontemi kullanilmistir gelen notrinonun suda elektron ve muon yaratmasi sonucu salinan algilamak icin cevresi cevrilmis buyuk hacimli bir su tankidir de benzerdir ancak gozlem ortami olarak agir su kullanilir Ayni etkiden yararlanilsa da fazladan baska etkilesimlere de izin verir Sonucunda cikan notronun klor yakalanmasi sonucu gama isimasinin algilanmasiyla doteryumun herhangi tipteki notrino foto ayrilmasini da algilar Diger algilayicilar elektrik notrinosunun esas halleriyle etkilesimleriyle olusan asiri argon ve germanyumu kontrol etmek icin sirasiyla klor ve galyumla doludur Notrinolara ilginin bilimsel motivasyonlariNotrinolara olan bilimsel ilginin nedeni notrinolar optik ya da radyo gibi gozlem tekniklerinin gorus alanlariyla sinirli olarak taninan cevreye farkli bir irdeleme imkanini verebilir olmasidir Notrinolarin ilk olarak 20 yuzyilda Gunes in cekirdegini incelemek icin kullanilabilecegi ongorulmustur Gunesin cekirdeginin cekirdegini kaplayan devasa miktardaki maddenin sebep oldugu elektromanyetik isimanin difuzyondan dolayi dogrudan optik bir inceleme mumkun degildir Diger taraftan notrinolar yildiz fuzyon yildiz reaksiyonlarinda uretilir ve maddeyle cok zayif etkilesime girer cok az etkileserek Gunes ten gecer Gunesin cekirdeginden salinan fotonunun gunesin dis katmanina yayilmasi 40000 yil gerektirirken notrinolar gorsel olarak engellenmez ve mesafeyi isik hizina yakin hizda katederler Notrinolar ayrica gunes sistemimizin otesindeki astronomik kaynaklari arastirmada da kullanilabilir Ayrica notrinolar yildizlar arasi ortamdan kayda degmeyecek kadar eksilerek gecebilen bilinen tek parcaciktir Optik fotonlar toz gaz ve arka plan isimasi tarafindan engellenebilir ya da dagitilabilirler Omursuz foton veya atom cekirdegi formundaki yuksek enerjili kozmik isinlar dolayi 100 megaparsekten daha fazla ilerleyemezler Notrinolar bu mesafeyi ve daha fazlasini cok az eksilerek katedebilirler Samanyolu nun galaktik cekirdegi gaz ve bircok parlak cisim tarafindan perdelenmektedir Samanyolu nun galaktik cekirdeginden salinan notrinolarin Dunya merkezli ile onumuzdeki 10 yilda alginabilecegi dusunulmektedir Notrinolarin baska bir kullanim alani da devasa kutlelere sahip yildizlarin cokmesi olan supernovalari incelemektir Supernovalarin cekirdek cokmesi evresi hayal edilemeyecek yogunluk ve enerjiye sahiptir Bu buyuk yogunluktan notrinolar haric kacabilecek bilinen baska bir parcacik yoktur Sonuc olarak supernovalarin enerjilerinin 99 unu hizli 10 saniye notrino patlamalari olarak saldiklari bilinmektedir ve supernovada gerceklesen olaylari incelemede kullanilabilirler Notrinonun kutlesini belirlemek de kozmolojinin onemli bir kontrolu olacaktir Notrinonun ileriki zamanlarda daha bircok kullanim alani bulunacagi kesindir Astrofizik acisindan notrinolarin bir gozlem teknigi olarak gecerliligi astrofizik camiasinin notrino arastirmalarina olan ilgisini arttirmaktadir Parcacik fiziginde notrinolari calismanin en onemli motivasyonu parcaciklarin standart modelinde teorize edilen en kucuk kutleli dolayisiyla en az enerjili parcacigi olmasidir Ornegin eger ki elektron muon ve taudan sonra dorduncu nesil fermiyon varsa parcacik hizlandiricilarda en kolay elde edilen dorduncu nesil notrino olacaktir Notrinolar ayrica kuantum kutle cekimi etkisini calismada da kullanilabilirler Guclu kuvvet ve elektromanyetik kuvvetten manyetik momentleri yok ise eger etkilenmediklerinden genelde bilesik halde bulunmadiklarindan ve bozunmaya girmeye meyilli olmadiklarindan rahatlikla ayristirilarak bir kuantum seviyesindeki notrinonun uzerinde kutle cekimi etkisi arastirilabilir Kaynakca Mertens Susanne 2016 Direct neutrino mass experiments Journal of Physics Conference Series 718 2 s 022013 arXiv 1605 01579 2 Bibcode 2016JPhCS 718b2013M doi 10 1088 1742 6596 718 2 022013 http www ps uci edu superk neutrino html25 Eylul 2010 tarihinde Wayback Machine sitesinde J Bahcall et al 2005 New Solar Opacities Abundances Helioseismology and Neutrino Fluxes The Astrophysical Journal 621 L85 L88 doi 10 1086 428929 K Riesselmann 2007 Logbook Neutrino Invention Symmetry Magazine 4 M F L Annunziata 2007 Radioactivity Elsevier p 100 ISBN 978 0 444 52715 8 A Goobar S Hannestad E Mortsell H Tu 2006 The neutrino mass bound from WMAP 3 year data the baryon acoustic peak the SNLS supernovae and the Lyman a forest Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 606 19 doi 10 1088 1475 7516 2006 06 019 arXiv astro ph 0602155 C L Cowan Jr F Reines F B Harrison H W Kruse A D McGuire July 20 1956 Detection of the Free Neutrino a Confirmation Science 124 3212 103 4 doi 10 1126 science 124 3212 103 PMID 17796274 Winter Klaus 2000 Neutrino physics Cambridge University Press p 38ff ISBN 978 0 521 65003 8 This source reproduces the 1956 paper The Nobel Prize in Physics 1995 Nobelprize org Retrieved 29 Haziran 2010 I V Anicin 2005 The Neutrino Its Past Present and Future arXiv physics 0503172 physics hist ph M Maltoni et al 2004 Status of global fits to neutrino oscillations New Journal of Physics 6 122 doi 10 1088 1367 2630 6 1 122 arXiv hep ph 0405172 S Eidelman et al Particle Data Group 2004 Leptons in the 2005 Review of Particle Physics Physics Letters B 592 1 1 5 S E Shnoll K I Zenchenko I I Berulis N V Udaltsova I A Rubinstein 2004 Fine structure of histograms of alpha activity measurements depends on direction of alpha particles flow and the Earth rotation experiments with collimators arXiv physics 0412007 physics space ph Stanford University August 2010 The strange case of solar flares and radioactive elements Press release E Kolbe G M Fuller 2004 Neutrino Induced Fission of Neutron Rich Nuclei Physical Review Letters 92 11 1101 doi 10 1103 PhysRevLett 92 111101 A Kelic K H Schmidt 2005 Cross sections and fragment distributions from neutrino induced fission on r process nuclei Physics Letters B 616 1 2 48 48 doi 10 1016 j physletb 2005 04 074 arXiv hep ex 0312045 G Karagiorgi et al 2007 Leptonic CP violation studies at MiniBooNE in the 3 2 sterile neutrino oscillation hypothesis Physical Review D 75 013011 1 8 doi 10 1103 PhysRevD 75 013011 M Alpert August 2007 Dimensional Shortcuts Scientific American Retrieved 2009 10 31 dead link R Cowen 2 February 2010 Ancient Dawn s Early Light Refines the Age of the Universe Science News Retrieved 2010 02 03 LLNL SNL Applied Antineutrino Physics Project LLNL WEB 204112 2006 http neutrinos llnl gov 21 Ocak 2016 tarihinde Wayback Machine sitesinde Applied Antineutrino Physics 2007 workshop DOE Lawrence Livermore National Laboratory 2008 March 13 New Tool To Monitor Nuclear Reactors Developed ScienceDaily Retrieved March 16 2008 from http www sciencedaily com releases 2008 03 080313091522 htm1 Nisan 2008 tarihinde Wayback Machine sitesinde C Giunti C W Kim 2007 Fundamentals of neutrino physics and astrophysics Oxford P Adamson et al MINOS Collaboration 2007 Measurement of neutrino velocity with the MINOS detectors and NuMI neutrino beam arXiv 0706 0437 hep ex A Goobar S Hannestad E Mortsell H Tu 2006 The neutrino mass bound from WMAP 3 year data the baryon acoustic peak the SNLS supernovae and the Lyman a forest Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 606 19 doi 10 1088 1475 7516 2006 06 019 arXiv astro ph 0602155 R N Mohapatra et al APS neutrino theory working group 2007 Theory of Neutrinos A White Paper Reports on Progress in Physics 70 1757 doi 10 1088 0034 4885 70 11 R02 arXiv hep ph 0510213 T Araki et al KamLAND Collaboration 2005 Measurement of Neutrino Oscillation with KamLAND Evidence of Spectral Distortion Physical Review Letters 94 8 081801 doi 10 1103 PhysRevLett 94 081801 Fermilab 30 March 2006 MINOS experiment sheds light on mystery of neutrino disappearance Press release Retrieved 2007 11 25 C Amsler et al Particle Data Group 2008 The Review of Particle Physics Neutrino Mass Mixing and Flavor Change Physics Letters B 667 1 Th M Nieuwenhuizen 2009 Do non relativistic neutrinos constitute the dark matter Europhysics Letters 86 59001 doi 10 1209 0295 5075 86 59001 Cern Physicists unlock mystery of subatomic particle Los Angeles Times sciencedaily com Upper Bound of 0 28 eV on Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey Physical Review Letters 105 031301 DOI 10 1103 PhysRevLett 105 031301 B Kayser 2005 Neutrino mass mixing and flavor change Particle Data Group Retrieved 2007 11 25 S M Bilenky C Giunti 2001 Lepton Numbers in the framework of Neutrino Mixing International Journal of Modern Physics A 16 24 3931 3949 doi 10 1142 S0217751X01004967 arXiv hep ph 0102320 Nuclear Fission and Fusion and Nuclear Interactions NLP National Physical Laboratory 2008 Retrieved 2009 06 25 Typically about one third of the heat which is deposited in a reactor core is available to be converted to electricity and a 4 000 MW reactor would produce only 2 700 MW of actual heat with the rest being converted to its 1 300 MW of electric power production Bernstein A et al 2001 Nuclear Reactor Safeguards and Monitoring with Antineutrino Detectors arXiv nucl ex 0108001 A Bandyopadhyay et al ISS Physics Working Group 2007 Physics at a future Neutrino Factory and super beam facility arXiv 0710 4947 hep ph F Reines C Cowan Jr 1997 The Reines Cowan Experiments Detecting the Poltergeist Los Alamos Science 25 3 A K Mann 1997 Shadow of a star The neutrino story of Supernova 1987A W H Freeman p 122 ISBN 0 7167 3097 9 J N Bahcall 1989 Neutrino Astrophysics Cambridge University Press ISBN 0 521 37975 X Davis D Raymond Jr 2003 Nobel Lecture A half century with solar neutrinos Reviews of Modern Physics 75 3 10 doi 10 1103 RevModPhys 75 985