Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Fizyka cząstek elementarnych II Neutrina 1 Prof. dr hab. Danuta Kiełczewska Zakład Cząstek i Oddziaływań

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Fizyka cząstek elementarnych II Neutrina 1 Prof. dr hab. Danuta Kiełczewska Zakład Cząstek i Oddziaływań"— Zapis prezentacji:

1 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Fizyka cząstek elementarnych II Neutrina 1 Prof. dr hab. Danuta Kiełczewska Zakład Cząstek i Oddziaływań Fundamentalnych IFD UW Plan wykładu: Trochę historii neutrin Źródła neutrin Detektory neutrin Odkrycie oscylacji Wyznaczanie parametrów oscylacji- Eksperymenty akceleratorowe Eksperymenty reaktorowe Pomiary masy neutrin Podwójne bezneutrinowe rozpady beta (neutrina Majorany?) Neutrina z supernowych Rola neutrin w ewolucji Wszechświata

2 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Wykład I Krótka historia neutrin 2

3 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino : Zagadka rozpadów beta Ciągłe widmo – sprzeczne z rozpadem dwuciałowym (A,A-Z) (A,A-Z-1) + e - W rozpadach typu: dla obu jąder zmierzono spin całkowity Dla jądra zmierzono spin=1 - nie pasuje dla 14+(14-7)=21 fermionów 3 Ówczesny model jądra (A,Z): A protonów + (A-Z) elektronów Problemy:

4 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Desperackie lekarstwo Pauliego (1930) I have done something very bad today by proposing a particle that cannot be detected; it is something no theorist should ever do. W.Pauli A A e 4

5 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Pierwsze pomysły: Sir Arthur Eddington: In an ordinary way I might say that I do not believe in neutrinos. Dare I say that experimental physicists will not have sufficient ingenuity to make neutrinos. 5 F. Reines, Prog. Part. Nucl. Phys, 32 (1994) 1 -Rozmowa z Fermim w 1951: Bomba jako źródło ale jaki detektor? Na podstawie czasu życia neutronu Bethe policzył przekrój czynny cm 2 na oddziaływanie:

6 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Eksperyment Reinesa i Cowana Water, Cadmium chloride Liquid scintillator Liquid scintillator 6

7 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Reines i Cowan: odkrycie neutrin Reaktor w Savannah River: Detektor: 12 m pod ziemią: scyntil water W 1956 telegram do Pauliego: We are happy to inform you that we have definitely detected neutrinos nagroda Nobla dla Reinesa 7

8 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Niezachowanie parzystości w słabych oddziaływaniach T. D. Lee and C. N. Yang, Phys. Rev. 104, 254 (1956) C. S. Wu et al., Phys. Rev. 105, 1413 (1957) R. L. Garwin et al., Phys. Rev. 105, 1415 (1957) 8

9 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Odkrycie niezachowania parzystości 9 Próbka 60 Co w temp. 0,01K wewnątrz solenoidu (częściowa polaryzacja jąder) Okazało się, że więcej elektronów miało pędy skierowane przeciwnie niż spiny 60 Co (oraz elektronów!). W sumie różne pomiary pokazały:

10 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Pomiar skrętności neutrina – eksperyment Goldhabera et al. (1958) Polecam opis dr. Grzegorza Brony. Okazało się że: Neutrina towarzyszące pozytronom są lewo-skrętne, a elektronom prawo-skrętne Z hipotezy Pauliego: spin neutrina=1/2 Ale jaka skrętność ? Dla bezmasowych neutrin spodziewano się: 10 albo

11 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Eksperyment Goldhabera Całkowity moment pędu stanu początkowego to spin wychwyconego elektronu Czyli jądro odrzutu ma taką samą skrętność jak neutrino tzn. spin albo zgodny albo przeciwny z wektorem prędkości tzn. RH lub LH Czyli w stanie końcowym: prędkość spin Wychwyt elektronu K spiny muszą być przeciwnie skierowane 11

12 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Eksperyment Goldhabera c.d. Rozważmy przypadek LH: Czyli musi być LH prędkość spiny Jeśli gamma wysłana do przodu Jeśli gamma wysłana do tyłu dalej: RH LH gamma musi wynieść spin wzbudzonego jądra! Tak samo można pokazać,że: W przypadku RH wysłana do przodu musi być RH Stąd: skrętność gammy do przodu musi być taka sama jak skrętność neutrin!! 12

13 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Eksperyment Goldhabera cd. Do wyboru gamm do przodu użyli rozpraszania rezonansowego: które może zajść tylko dla gamm do przodu bo mają trochę większą energię niż energia wzbudzenia 152 Sm* ( część energii gammy idzie na wzbudzenie, a część na pęd pośredniego jądra) Czyli musimy: wybrać gammy do przodu (względem pędu jądra odrzutu) zmierzyć ich skrętność 13

14 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Schemat eksperymentu Goldhabera Do NaI (na dole) trafiają gammy, które rozproszyły się rezonansowo w Sm 2 O 3 czyli gammy do przodu Gammy przechodzą przez żelazo, którego elektrony są spolaryzowane przez pole B Rozpraszanie Comptona jest bardziej prawdop. dla przeciwnych spinów gamm i elektronów, czyli gammy, które NIE straciły energii na rozpraszanie Comptona mają polaryzację bardziej zgodną z polaryzacją elektronów O polaryzacji elektronów mówi nam kierunek pola mgt 14

15 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Wynik eksperymentu Goldhabera + lub – oznacza kierunek pola magnetycznego polaryzującego spiny elektronów żelaza, które działają jak polarymetr dla gamm W rezultacie wyznaczono skrętność neutrin: 15

16 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Anti Neutrino Skrętność neutrin Neutrino 16

17 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Masa a skrętność Jeśli skrętność zawsze -1 to masa=0 Załóżmy, że masa>0 Wtedy obserwator może poruszać się szybciej niż neutrino: W układzie spoczynkowym obserwatora neutrino byłoby prawoskrętne 17

18 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Jedno neutrino czy dwa? μ> e zmierzono rozpady mionów a widmo elektronów okazało się 3-ciałowe? Kolejna zagadka: dlaczego nie obserwuje się μ> e + γ ? Miony odkryto w wielkich pękach kosmicznych.. Reines:In 1956 Cowan and I proposed to go to an accelerator and test the identity of the two neutrinos. The reaction we got from Los Alamos was difficult to understand: You two fellows have had enough fun. Why dont you go back to work. Fred Reines,

19 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Detekcja μ target Nagroda Nobla 1988: Lederman, Schwartz i Steinberger Detektor: płyty żelaza przekładane komorami iskrowymi wyładowania wzdłuż toru mionu Protony 15GeV z akceleratora AGS Brookhaven (2-4 x10 11 protons/pulse) Wynik: 34 przypadki mionowe oraz 6 kaskad, wśród których możliwe elektrony np. z domieszki ν e w wiązce 19

20 D. Kiełczewska, wykład 620 Z wierzchołka nie wychodzi żaden mion Odkrycie prądów neuralnych 1973 Oddziaływanie neutrina w komorze pęcherzykowej Gargamelle

21 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Liczenie zapachów neutrin w LEP 21

22 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Detekcja – wyzwanie! Eksperyment : DONUT (Direct Observation of the NU Tau) at FermiLab accelerator. Z wiązki neutrin, zarejestrowano ok oddz. int, z których 4 zidentyfikowano jako 2000 DONUT szukał rozpadów na jedną naładowaną cząstkę (86% rozpadów tau) musi wyprodukować lepton czas życia : 3x sec (c =90 μm) Najlepsza emulsja 22

23 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Detekcja – DONUT Protony 800 GeV produkowały mezony zawierające kwarki c i s: 23

24 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Detection of ν τ

25 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Po co są 3 generacje? Neutrino mogą pomóc w znalezieniu odpowiedzi? 25

26 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Model Standardowy Generation IGeneration II Gauge Bosons gluons Generation III Leptons Quarks >>> 26


Pobierz ppt "Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 Fizyka cząstek elementarnych II Neutrina 1 Prof. dr hab. Danuta Kiełczewska Zakład Cząstek i Oddziaływań"

Podobne prezentacje


Reklamy Google