Все детекторы нейтрино основаны на фиксации исключительно редких событий — взаимодействия нейтрино с нуклонами в ядрах обычных атомов. Например, атомов в особо чистой воде.
тэги:
взаимодействие,
нейтрино,
нейтроны,
нуклоны,
протоны,
результат
категория:
наука и техника
ответить
комментировать
в избранное
бонус
1 ответ:
старые выше
новые выше
по рейтингу
1
Грустный Роджер
[213K]
1 неделю назад
Возможны два механизма детектирования нейтрино. Один — рассеяние нейтрино на лептонах (собсно, на электронах, потому что какие ещё лептоны можно нарыть в нормальном детекторе…). Поскольку при этом меняется импульс электрона и его энергия, то такие электроны отдачи можно зарегистрировать — например, по черенковскому излучению или как-то ещё. Однако этот механизм выходит за рамки вопроса, потому что электрон не относится к числу нуклонов.
Взаимодействие с нуклоном чаще всего выражается в захвате нейтрино протоном по механизму Коуэна-Райнеса: протон захватывает нейтрино, превращаясь в нейтрон и испуская позитрон. Позитрон тут же аннигилирует, что даёт два гамма-кванта. Нейтрон тоже долго одиноким не остаётся и захватывается подходящим ядром (причём сделать детектор с достаточным числом подходящих ядер не проблема, поскольку мы заранее знаем, какие именно ядра подходят), и это тоже порождает гамма-квант. Вот этого комбинированное событие — три гамма-кванта определённой энергии, причём два первых возникают одновременно, а третий — через короткий промежуток времени после них, — и служит признаком реакции нейтрино с протоном.
По сути механизм Коуэна-Райнеса чем-то сродни обычному бета-распаду, когда из нейтрона образуется протон, электрон и нейтрино. Но рассчитывать на то, что в протон одновременно уткнутся и нейтрино, и электрон, не приходится, ибо а) вообще трудно рассчитывать на то, что в одну элементарную частицу одновременно попадёт среду две других, и б) а откуда вообще в веществе детектора взяться свободному электрону? Но фишка в том, что вместо "прибавления -1", то есть захвата электрона, можно рассматривать "вычитание +1", то есть испускание позитрона. Именно это и есть реакция Коуэна-Райнеса.
Отмазка: на самом деле в этой реакции регистрируется не нейтрино, а антинейтрино. Впрочем, и в реакции бета-распада тоже образуется антинейтрино, а не нейтрино, так что "всё честно". То, что "спутником" электрона служит именно антинейтрино, вызвано чисто удобством: при таком выборе в реакциях с участием нейтрино сохраняется лептонный заряд, которым обладают и электроны, и нейтрино.
Надо ещё отметить, что вот такое взаимодействие, с захватом нейтрино и образованием новых частиц, тем вероятнее, чем выше энергия нейтрино. Сечение захвата этой реакции (фактически вероятность захвата) почти линейно зависит от энергии частиц. При низких энергиях захват становится маловероятным, и основной механизм взаимодействия — упругое рассеяние.
Да-а, а что же нейтрон? Он-то чё не рассматривается?
Фигня вопрос. Нейтрон тоже можно брать. Но в случае нейтрона захватываться как раз будет не антинейтрино, а нейтрино. При захвате нейтрино нейтроном образуются протон и электрон.
Для регистрации нейтрино захватом на нейтроне используют ядра, богатые нейтронами. В частности, ядро хлора-37 (стабильный изотоп хлора, которого в природном хлоре примерно четверть). При захвате нейтрино масса ядра не меняется, но зато в нём появляется лишний протон, то есть хлор-37 превращается в аргон-37. А вот это уже радиоактивный изотоп со своей сигнатурой распада. Поэтому если в хлорной мишени, содержащей только стабильные ядра хлора и углерода (никто не собирается работать с чистым хлором: ядрам по фигу, в состав какой молекулы они входят, так что работают с четырёххлористым углеродом), вдруг образуется аргон, то это чёткий признак того, что нейтрино поймали за бороду.
в избранное
ссылка
отблагодарить
il63
[131K]
Можно ли сказать, что нейтрино в описанных вами процессах исчезает, превращаясь в гамма-кванты? А по поводу того, что все же "нейтрино поймали за бороду" — об этом мечтал еще Высоцкий: "Было бы здорово, чтоб Понтекорво взял его крепче за шкирку". Я слышал эту песню, когда Высоцкий выступал на химфаке МГУ. Он сказал, что вложил в эту песню все свои знания по физике (шкирка вместо бороды у нейтрино для него простительна).
— 6 дней назад
комментировать