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 http://www.fuw.edu.pl/~danka/

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

3 Fizyka cząstek II D.Kiełczewska wyklad neutrino 1 1913-1930: 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 10 -44 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... 1995 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) http://link.aps.org/abstract/PR/v104/p254 http://link.aps.org/abstract/PR/v104/p254 C. S. Wu et al., Phys. Rev. 105, 1413 (1957) http://link.aps.org/abstract/PR/v105/p1413 http://link.aps.org/abstract/PR/v105/p1413 R. L. Garwin et al., Phys. Rev. 105, 1415 (1957) http://link.aps.org/abstract/PR/v105/p1415 http://link.aps.org/abstract/PR/v105/p1415 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, 1982 18

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 10 13 neutrin, zarejestrowano ok. 1000 oddz. int, z których 4 zidentyfikowano jako 2000 DONUT szukał rozpadów na jedną naładowaną cząstkę (86% rozpadów tau) musi wyprodukować lepton czas życia : 3x10 -13 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 2000 24

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