Làm thế nào bạn có thể cho biết sự khác biệt giữa neutrino electron, neutrino tau và neutrino muon nếu tất cả các neutrino có 0 điện tích và 0 khối lượng?


Câu trả lời 1:

Tôi đã có một giảng viên làm việc cho SNO (Đài thiên văn Sudbury Neutrino), một trong những sự hợp tác của các đội đã giành giải thưởng Nobel năm ngoái - cùng với máy dò Super-Kamiokande của Nhật Bản, vì vậy tôi biết một chút về điều này.

Các loại neutrino khác nhau đều có kết quả va chạm hơi khác nhau. Chúng tôi cũng tận dụng sự bảo tồn của lepton hương vị lepton - một neutrino electron chỉ có thể tạo ra một thành viên khác trong họ electron, và sau đó chỉ là cặp thực / chống của bất kỳ gia đình nào khác.

Ví dụ, hãy xem xét phản ứng dòng điện tích - một neutrino electron tạo ra một electron, neutrino muon tạo ra muon và cứ thế.

Điều này có nghĩa là vì neutrino mặt trời có năng lượng nhỏ hơn khối lượng còn lại của muon hoặc Tauon, nên chỉ neutrino electron mới có thể trải qua tương tác dòng điện tích. Do đó, nếu bạn thấy bằng chứng về sự tương tác hiện tại tích điện - bạn biết rằng điều này phải là do neutrino electron, bởi vì trong khi những người khác có thể trải qua quá trình này, neutrino mặt trời không có đủ năng lượng!

Vì vậy, điều này khai thác sự khác biệt giữa các gia đình, không phải bản thân neutrino.

Có một vài phương pháp khác - tôi nhớ một sơ đồ với các kiểu va chạm đàn hồi khác nhau trên chúng, vì vậy tôi tưởng tượng có một mặt cắt va chạm hơi khác nhau cho một số thứ nhất định - nhưng bạn có được bức tranh chung.

Tôi đồng ý, đó là một công việc khó khăn khi cố gắng phân biệt neutrino - và đó là lý do tại sao họ phải chế tạo máy dò lớn như vậy để thậm chí bắt đầu có hy vọng làm điều đó! Tôi không ngạc nhiên khi giáo viên vật lý của bạn không biết - đó là kiến ​​thức chuyên môn khá.


Câu trả lời 2:

Có hai loại sự kiện cơ bản trong máy dò neutrino năng lượng cao (như IceCube, Antares, et cetera).

Các sự kiện hiện tại trung tính xảy ra khi neutrino đến tác động vào một hạt nhân và thổi bay nó ra. Pions cuối cùng được sản xuất, và một khi chúng phân rã, bạn sẽ nhận được rất nhiều nếu ánh sáng chiếu vào một khoảng cách ngắn. Các máy dò thấy đây là một sự kiện hình cầu. Cấu trúc liên kết sự kiện này về cơ bản là giống hệt nhau giữa các hương vị, vì vậy một người thực sự không thể biết.

Trong các sự kiện mà neutrino được chuyển đổi thành đối tác lepton của nó, vẫn có tác động ban đầu đến hạt nhân, với cấu trúc liên kết hình cầu tương tự, nhưng vì lepton đi ra được tích điện, bạn sẽ nhận được bức xạ cherenkov dọc theo đường đi của nó.

Electron ổn định, nhưng vì chúng là loại lepton nhẹ nhất, chúng mất hết năng lượng một cách nhanh chóng (nghĩ về một chiếc xe máy chạy qua cát). Các electron đổ toàn bộ năng lượng của chúng vào máy dò, do đó bạn có được các phép đo năng lượng lớn, nhưng vì cuộc bầu cử di chuyển với khoảng cách nhỏ hơn khoảng cách giữa các máy dò ánh sáng, bạn có được các phép đo hướng khủng khiếp.

Muons đủ nặng để cày trong suốt vật liệu, nhưng chỉ tồn tại rất lâu trước khi chúng phân rã. Họ để lại một dấu vết dài trước khi họ thoát khỏi máy dò. Thông thường, sự phân rã và sản xuất ban đầu không được quan sát. Muon cho hướng tuyệt vời, nhưng đo năng lượng kém bởi vì bạn không biết bao nhiêu năng lượng đã được gửi trước khi nó đi vào hoặc nó đã đi được bao xa sau khi nó rời khỏi máy dò.

Đối với taus, bạn có tác động ban đầu đến hạt nhân, một đoạn nhạc ngắn trước khi tau phân rã và sau đó là sự phân rã. Nếu bạn đủ may mắn để nắm bắt loại sự kiện này, thì nó được gọi là một cú nổ đôi. Đây là hy vọng rằng những sự kiện này sẽ cho hướng tốt hơn so với điện tử và đo năng lượng tốt hơn so với muon. Nhưng chúng hiếm hơn và khó tìm hơn.

Đây là những sự kiện hiện tại được tính phí của người dùng và họ đã tạo ra các cấu trúc liên kết sự kiện riêng biệt. Cần lưu ý rằng các máy dò neutrino không có khả năng phân biệt giữa neutrino và antineutrino.


Câu trả lời 3:

Có hai loại sự kiện cơ bản trong máy dò neutrino năng lượng cao (như IceCube, Antares, et cetera).

Các sự kiện hiện tại trung tính xảy ra khi neutrino đến tác động vào một hạt nhân và thổi bay nó ra. Pions cuối cùng được sản xuất, và một khi chúng phân rã, bạn sẽ nhận được rất nhiều nếu ánh sáng chiếu vào một khoảng cách ngắn. Các máy dò thấy đây là một sự kiện hình cầu. Cấu trúc liên kết sự kiện này về cơ bản là giống hệt nhau giữa các hương vị, vì vậy một người thực sự không thể biết.

Trong các sự kiện mà neutrino được chuyển đổi thành đối tác lepton của nó, vẫn có tác động ban đầu đến hạt nhân, với cấu trúc liên kết hình cầu tương tự, nhưng vì lepton đi ra được tích điện, bạn sẽ nhận được bức xạ cherenkov dọc theo đường đi của nó.

Electron ổn định, nhưng vì chúng là loại lepton nhẹ nhất, chúng mất hết năng lượng một cách nhanh chóng (nghĩ về một chiếc xe máy chạy qua cát). Các electron đổ toàn bộ năng lượng của chúng vào máy dò, do đó bạn có được các phép đo năng lượng lớn, nhưng vì cuộc bầu cử di chuyển với khoảng cách nhỏ hơn khoảng cách giữa các máy dò ánh sáng, bạn có được các phép đo hướng khủng khiếp.

Muons đủ nặng để cày trong suốt vật liệu, nhưng chỉ tồn tại rất lâu trước khi chúng phân rã. Họ để lại một dấu vết dài trước khi họ thoát khỏi máy dò. Thông thường, sự phân rã và sản xuất ban đầu không được quan sát. Muon cho hướng tuyệt vời, nhưng đo năng lượng kém bởi vì bạn không biết bao nhiêu năng lượng đã được gửi trước khi nó đi vào hoặc nó đã đi được bao xa sau khi nó rời khỏi máy dò.

Đối với taus, bạn có tác động ban đầu đến hạt nhân, một đoạn nhạc ngắn trước khi tau phân rã và sau đó là sự phân rã. Nếu bạn đủ may mắn để nắm bắt loại sự kiện này, thì nó được gọi là một cú nổ đôi. Đây là hy vọng rằng những sự kiện này sẽ cho hướng tốt hơn so với điện tử và đo năng lượng tốt hơn so với muon. Nhưng chúng hiếm hơn và khó tìm hơn.

Đây là những sự kiện hiện tại được tính phí của người dùng và họ đã tạo ra các cấu trúc liên kết sự kiện riêng biệt. Cần lưu ý rằng các máy dò neutrino không có khả năng phân biệt giữa neutrino và antineutrino.