Oscilaciones de neutrinos

Las oscilaciones de neutrinos  son las transformaciones de un neutrino ( electrón , muón o taón ) en un neutrino de diferente tipo ( generación ), o en un antineutrino . La teoría predice la existencia de una ley de cambio periódico en la probabilidad de detectar una partícula de cierto tipo, dependiendo del tiempo transcurrido desde la creación de la partícula .

La idea de las oscilaciones de neutrinos fue propuesta por primera vez por el físico soviético-italiano Bruno Pontecorvo en 1957 [1] .

Takaaki Kajita y Arthur McDonald recibieron el Premio Nobel de Física 2015 por su confirmación experimental de las oscilaciones de neutrinos [2] [3] [4] .

La presencia de oscilaciones de neutrinos es importante para resolver el problema de los neutrinos solares .

Oscilaciones en el vacío

Se supone que tales transformaciones son consecuencia de la presencia de una masa de neutrino o (para el caso de transformaciones de neutrino↔antineutrino) no conservación de la carga de leptones a altas energías .

El Modelo Estándar en su versión original no describe las masas de los neutrinos y sus oscilaciones, pero pueden incluirse en esta teoría con una modificación relativamente pequeña: la inclusión del término de masa y la matriz de mezcla de neutrinos PMNS en el Lagrangiano general.

Oscilaciones de vacío descubiertas para neutrinos atmosféricos, de reactores y aceleradores . Para los neutrinos solares, las oscilaciones del vacío pueden ser un proceso subdominante, pero hasta ahora no se ha confirmado la existencia de este tipo de oscilaciones para ellos, a diferencia de las oscilaciones en la materia (el efecto Mikheev-Smirnov-Wolfenstein, ver más abajo).

Si la masa del neutrino es igual a cero (y su valor aún se desconoce) o las masas de todos los tipos de neutrinos son iguales, entonces, en teoría, tal proceso no debería tener lugar.

Oscilaciones en la materia

Las oscilaciones de neutrinos en la materia se deben a que el neutrino tiene una masa efectiva en el medio, que no es cero , independientemente de que el neutrino tenga masa. Tales oscilaciones aumentan bruscamente cuando un haz de neutrinos se mueve en una sustancia con una densidad que varía suavemente en el momento en que las masas efectivas de dos tipos de neutrinos se acercan entre sí (esto también requiere que diferentes tipos de neutrinos interactúen de manera diferente con la materia, es decir , que los potenciales efectivos de neutrinos en el medio dependían de la densidad del medio de diferentes maneras). Este efecto se denomina efecto Mikheev-Smirnov-Wolfenstein y se considera la razón principal de la falta de neutrinos electrónicos descubierta experimentalmente en el flujo de neutrinos del Sol.

Experimentos

Se observaron oscilaciones para:

• neutrinos solares ( experimento Davis cloro-argón , SAGE , GALLEX / GNO experimentos galio-germanio , Kamiokande y SNO agua - experimentos Cherenkov ), experimento de centelleo BOREXINO ;
• neutrinos atmosféricos (Kamiokande, IMB ), que surgen de la interacción de los rayos cósmicos con los núcleos de los átomos de los gases atmosféricos en la atmósfera ;
• antineutrinos del reactor ( experimento de centelleo KamLAND [5] , Daya Bay [6] , Double Chooz , RENO );
• neutrinos aceleradores (el experimento K2K ( ing.  KEK To Kamioka ) observó una disminución en el número de neutrinos muón después de pasar 250 km en el espesor de la materia [7] , el experimento OPERA descubrió en 2010 oscilaciones de neutrinos muón en neutrinos tau con el posterior nacimiento de leptones tau , T2K ( inglés  Tokai to Kamioka ), MINOS );

Las oscilaciones con la transformación de neutrinos muónicos, así como antineutrinos, en electrónicos se están investigando actualmente en el experimento MiniBooNE , establecido en las condiciones del experimento LSND . Los resultados preliminares del experimento pueden indicar una diferencia en las oscilaciones de neutrinos y antineutrinos [8] [9] [10] .

Véase también

• Matrix Pontecorvo - Maki - Nakagawa - Sakata
• Lista de experimentos en física de neutrinos
• Oscilaciones de kaones neutros
• Oscilaciones de mesones B
• astronomía de neutrinos

Notas

1. ↑ B. Pontecorvo . Mesonio y antimesonio. Revista de Física Experimental y Teórica, V.33, C.549-551 (1957)
2. ↑ "Para la teoría - Lenin, para el experimento - Copia de archivo del Nobel del 6 de octubre de 2015 en Wayback Machine // Gazeta.Ru
3. ↑ Elementos - noticias científicas: Premio Nobel de Física - 2015 . Consultado el 9 de octubre de 2015. Archivado desde el original el 11 de octubre de 2015. (indefinido)
4. ↑ Aleksey Poniatov. "Hombres lobo" del micromundo  // Ciencia y vida . - 2015. - Nº 11 . - S. 12-17 . (Ruso)
5. ↑ KamLAND - Japón , 200 km desde el emisor (reactor) hasta el detector
6. ↑ Copia archivada (enlace no disponible) . Consultado el 13 de febrero de 2014. Archivado desde el original el 22 de febrero de 2014. (indefinido) 
7. ↑ Sitio del experimento K2K: experimento de oscilación de neutrinos de línea base larga, de KEK a Kamioka. . Consultado el 5 de julio de 2010. Archivado desde el original el 18 de febrero de 2020. (indefinido)
8. ↑ Los resultados de MiniBooNE sugieren que los antineutrinos actúan de manera diferente // FremiLab Today, 10/06/2010 . Consultado el 10 de abril de 2011. Archivado desde el original el 11 de noviembre de 2010. (indefinido)
9. ↑ A. A. Aguilar-Arévalo et al. ( colaboración MiniBooNE ). Exceso inexplicable de eventos similares a los electrones a partir de un haz de neutrinos de 1 GeV  (inglés)  // Phys.Rev.Lett.. - 2009. - vol. 102 . — Pág. 101802 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.102.101802 .
10. ↑ A. A. Aguilar-Arévalo et al. (colaboración MiniBooNE). Exceso de eventos en la búsqueda de oscilaciones de MiniBooNE  (inglés)  // Phys.Rev.Lett.. - 2010. - vol. 105 . — Pág. 181801 . -doi : 10.1103 / PhysRevLett.105.181801 .

Literatura

• Materiales sobre física de neutrinos en el sitio web de SINP MSU
• S. M. Bilenky. Masas, mezclas y oscilaciones de neutrinos  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 2003. - T. 173 , edición. 11 _ - S. 1171-1186 . - doi : 10.3367/UFNr.0173.200311b.1171 . (Ruso)
• SS Gershtein, EP. Kuznetsov, V. A. Riabov. Naturaleza de la masa de neutrino y oscilaciones de neutrino  // Uspekhi fizicheskikh nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 1997. - T. 167 , no. 8 _ — S. 811-848 . - doi : 10.3367/UFNr.0167.199708b.0811 . (Ruso)
• Yu. G. Kudenko . Investigación de oscilaciones de neutrinos en experimentos de aceleradores de línea de base larga  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 2011. - T. 181 , no. 6 _ - S. 569-594 . - doi : 10.3367/UFNr.0181.201106a.0569 . (Ruso)
• Yu. G. Kudenko . Observación de oscilaciones de neutrinos muónicos en neutrinos electrónicos en el experimento T2K  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 2013. - T. 183 , no. 11 _ - S. 1225-1230 . - doi : 10.3367/UFNr.0183.201311d.1225 . (Ruso)
• Yuri Kudenko . Descubrimiento de un nuevo tipo de oscilación de neutrinos . elementy.ru , "Opción de Trinidad" No. 13 (82) (5 de julio de 2011). Consultado el 18 de enero de 2013. (indefinido)
  • Yu. G. Kudenko . Oscilaciones de neutrinos: resultados recientes y perspectivas inmediatas  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 2018. - T. 188 , no. 8 _ — S. 821–830 . - doi : 10.3367/UFNr.2017.12.038271 . (Ruso)
• ES. Zuckerman. Oscilaciones de neutrinos y SRT  // Uspekhi Fizicheskikh Nauk . - Academia Rusa de Ciencias , 2005. - T. 175 , no. 8 _ — S. 863–879 . - doi : 10.3367/UFNr.0175.200508e.0863 . (Ruso)
• G. Bellini, L. Ludhova, G. Ranucci, FL Villante. Oscilaciones de neutrinos  . - 2013. - arXiv : 1310.7858 .

diccionarios y enciclopedias	gran ruso