Neutrino

’n Neutrino is ’n elektries neutrale, swak wisselwerkende elementêre deeltjie met ’n halftallige spin. Die neutrino (Italiaans vir "neutrale enetjie") word aangedui met die Griekse letter "ν" (nu). Alle bewyse dui daarop dat hulle massa besit, maar hul massa is baie klein selfs gemeet aan deeltjie-standaarde. Hul massa is nog nooit akkuraat bepaal nie.

Neutrino's het nie ’n elektriese lading nie, wat beteken hulle word nie beïnvloed deur die elektromagnetiese kragte wat op ander, gelaaide deeltjies soos elektrone en protone inwerk nie. Hulle word net beïnvloed deur die swak subatomiese krag en swaartekrag, wat baie klein is. Daarom beweeg neutrino's onverhinderd deur normale materie.

Neutrino's word geskep as gevolg van sekere tipes radioaktiewe verval, of kernreaksies soos dié wat in die Son, kernreaktors en kosmiese straling plaasvind. Daar is drie soorte leptoniese geure: elektron-, muon- en tau-neutrino's. Elke soort word verbind met ’n antideeltjie, ’n antineutrino, wat ook ’n neutrale lading en halftallige spin het. Daar is nog nie vasgestel of die neutrino en sy ooreenstemmende antineutrino identiese deeltjies is nie.

Die meeste neutrino's wat deur die Aarde beweeg, is van die Son afkomstig. Sowat 65 miljard sonneutrino's per sekonde beweeg deur elke vierkante sentimeter loodreg tot die rigting van die Son in die omgewing van die Aarde.

Geskiedenis

Hoewel die energie van α- en γ-straling diskreet is – die straling wat ’n bepaalde proses vrystel, het een bepaalde energie – het James Chadwick in 1914 gewys dat dit nie die geval met β-straling is nie. Die energie kan wissel en vorm ’n breë spektrum, pleks van ’n skerp lyn. Aanvanklik het dit gelyk of die wet van behoud van energie hiermee oortree word, maar in 1930 stel Wolfgang Pauli voor dat saam met die elektron ’n ander neutrale deeltjie, die "neutrino", vrygestel word wat ’n deel van die energie opneem en min wisselwerkings toon. Enrico Fermi het hierdie begrip in 1934 in die eerste suksesvolle teoretiese beskrywing van β-verval opgeneem, maar dit was eers in 1956 dat Reines en Cowan bewys het neutrino's bestaan werklik. Hulle het ’n detektor gebou van 200 liter water gelaai met CdCl₂ wat hulle naby die Savannahrivier-kernreaktor geplaas het.

Pariteit

Pariteit is ’n begrip wat vergelyk kan word met die verskil tussen ’n linker- en ’n regterhand. Sommige deeltjies het ’n positiewe en ander ’n negatiewe pariteit. Tot in die 1950's het geleerdes aangeneem die totale pariteit bly in alle prosesse dieselfde, maar in reaksies wat die swak kernkrag betref, is dit nie die geval nie. In 1958 het Maurice Goldhaber gewys alle neutrino's wat in die verval van ^152mEu na ^152mSm* vrygestel word, is linkshandig deur die polarisasie van die fotone te meet. In die Standaardmodel (SM) word "aangeneem" die neutrino het geen (rus)massa nie en dat die swak wisselwerking maksimaal pariteit-skendend is. Dit wil sê dat die neutrino altyd linkshandig is en sy antideeltjie, die antineutrino, regshandig.

Aromas wat wissel

In prosesse met muone en taudeeltjies kom ook neutrino's voor. Muonneutrino's is in 1962 deur Lederman, Schwartz en Steinberger ontdek. Die tauweergawe het in 2000 gevolg. Die verskille word gewoonlik met die begrip aroma (flavor) aangedui. In die Standaardmodel word hulle as drie verskillende deetjies beskou, hoewel dit moontlik is dat ’n neutrino wat met ’n kwark bots van aroma verander.

In die 1960's het John Bahcall en Ray Davis ’n groot vat met ’n chloorhoudende vloeistof in die Homestake-myn in Suid-Dakota geplaas om die elektronneutrino's te meet wat die son vrystel.

Neutrino's ondergaan baie min wisselwerking, maar soms kan hulle met chloor-37 reageer volgens:

$\nu _{e}\ +\ ^{37}Cl\to \ ^{37}Ar\ +\ e^{-}$

Hierdie eksperiment het geslaag, maar ’n verrassende resultaat opgelewer: Die aantal neutrino's wat waargeneem is, is net ’n derde van wat teoreties verwag word op grond van die Standaardmodel. Hierdie resultaat is later bevestig met ⁷¹Ga as teiken. ’n Verklaring hiervoor is dat neutrino's spontaan van aroma kan verander en dus net ’n derde van hulle vir reaksies met chloor of gallium beskikbaar is. Indien dit so is, moet die neutrino egter ’n rusmassa besit wat nie nul is nie.

Verwysings

Hierdie artikel is gedeeltelik vertaal uit die Engelse Wikipedia