» »

Nevtrini spreminjajo okus

Nevtrini spreminjajo okus

Slo-Tech - Rezultati japonskega eksperimenta T2K z zanesljivostjo 7,5 sigma (za odkritje zadostuje že pet sigma) kažejo, da nevtrini spreminjajo okus, kot smo slutili že nekaj časa. S tem je konec ene večjih ugank glede nevtrinov, o katerih na prvih straneh beremo že nekaj let. Še posebej so bili aktualni pred dvema letoma, ko so zaradi napake pri meritvah v CERN-u najprej dve leti ugotavljali, ali so nevtrini hitrejši od svetlobe. Izkazalo se je, da niso. Spreminjajo pa okus.

Torej, nevtrini so elementarni subatomski delci, ki jih je silno težko raziskovati. Glavna težava je šibka interakcija s snovjo, saj nas vsako sekundo preleti na milijarde nevtrinov, pa večine sploh ne opazimo. Detektorji zanje morajo biti zato ogromni, da ulovijo vsaj tu in tam kakšnega. Nevtrini se pojavljajo v treh okusih, in sicer v elektronskem, muonskem in tauonskem. V 60. letih prejšnjega stoletja so se pojavile ideje, da nevtrini lahko prehajajo iz ene oblike v drugo, kar imenujemo oscilacije. Eksperimentalno delo se je začelo na prelomu stoletja in do danes smo zbrali že dovolj rezultatov, da lahko teorijo potrdimo.

Japonski eksperiment T2K je videti takole. V sinhrotronu J-PARC krožijo protoni v curku, ki jih potem trčijo v grafitno tarčo, pri čemer nastanejo pioni. Ti razpadejo v muone in muonske nevtrine v razpadnem tunelu, na koncu katerega je grafitna stena. Ta zadrži preostale pione in muone, medtem ko muonski nevtrini neovirano potujejo dalje. Približno 280 metrov kasneje je prvi merilnik, ki meri karakteristike curka muonskih nevtrinov. Na drugem koncu Japonske, 295 km stran v Super Kamiokandi, pa merijo curek še enkrat. Gre za ogromen detektor, pravzaprav največji na svetu, ki se nahaja v opuščenem rudniku. V njem je 50.000 ton ultračiste vode, okoli pa so detektorji svetlobe. Če namreč nevtrino reagira z molekulo vode, vidimo svetlobo Čerenkova, ker nastali nabiti delec potuje hitreje od svetlobe v mediju. Tako detektirajo nevtrine iz J-PARC-a in iz vesolja, iščejo pa tudi kak primer protonskega razpada, ki se do danes še ni opaženo zgodil (zato velja, da so protoni stabilni delci, prosti nevtroni pa na primer ne).

Kako redka je interakcija nevtrinov s snovjo, kaže tale podatek. Če nevtrini ne bi spreminjali okusa, bi pričakovali v povprečju 4,6 zaznanih elektronskih nevtrinov. Zaznali so jih 28, kar je še vedno zelo zelo malo, a več kot dovolj, da je teorija potrjena. Nevtrini spreminjajo okus.

24 komentarjev

bojany ::

Ok... ampak lahko kdo razloži, kaj vse to sploh pomeni in kako bodo te raziskave pripomogle k napredku... česarkoli?

737 ::

As late as 1931,
physicist Wolfgang Pauli opined
that "one shouldn’t work on
semiconductors, that is a filthy
mess; who knows whether any
semiconductors exist."

MUC ::

Če nevtrini menjajo okus pomeni, da imajo maso, pa čeprav zelo zelo zelo majhno (zato se jih zelo težko detektira). Delci brez mase ga ne morejo.

Če imajo maso in ker jih na trilijone vsako sekundo švigne samo skozi naše telo obstaja možnost, da so ravno nevtrini tisti del mase, ki nam manjka, ko preučujemo vesolje. Ker se trenutno ne ve, kaj ta masa je, se jo trenutno imenuje temna snov.

Nekateri bodo spet ugovarjali, kaj pa to pripomore k napredku. Naprej se zgodba vsekakor nadaljuje. Iščemo namreč teorijo vsega. Teorijo, ki je nad posebno relativnostno teorijo in kvantno mehaniko. Teorijo, ki bo v kvantno mehaniko vpeljala gravitacijo in dala povsem nov pogled na vesolje. Brez kvantne mehanike in posebne relativnostno teorije pa v praksi ne deluje ne GPS , niti katerakoli naprava na elektriko.

Če bi ljudje razmišljali kot nekateri na tem forumu, bi še vedno kurili ogenj in lovili mamute. Vse ima svoj namen in to so majhne stopnice v dolgem hodniku napredka :)

ScumbagSteve ::

Zato pa smo na forumu, kjer lahko vprašamo za bolj človeško razlago in benefit raziskanega (razen zadovoljitve radovednosti) kajne?
Scumbag Štefko

Izi ::

Trditi, da so te raziskave brez veze in nesmiselne je neumnost. Treba je raziskovati, čeprav 99,9 % ljudi ne razume za kaj pravzaprav sploh gre.
Bolj vprašljiva se mi zdi smiselnost tega članka. Če ga nihče tukaj ne razume, čemu torej služi? ;)
Sicer lepo, da se obdelajo tudi področja, ki se ne tičejo neposredno računalništva, ampak malo več laičnosti v članku nikakor ne bi škodilo.

MUC ::

Problematično ni vprašanje, ampak predpostavka, da je fizika sama sebi namen. :)

Mogoče se bo oglasil kakšen fizik, ki bo napisal še kaj bolj sočnega v odgovor drugemu postu pod novico in zagovor svojega poklica :)

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: MUC ()

technolog ::

Ne resno, povejte okus česa, ne pa da preberem celoten članek in razočaran ugovotovim, da bodo moje pomaranče še vedno enako zanič. >:D

echo ::

Meni je hecno predvsem to, da tole pravzaprav JE laično napisan članek :)

benefit raziskanega (razen zadovoljitve radovednosti)

A ni zadovoljitev radovednosti uživo dost?

nekikr ::

Kako že gre: "Pusti jih, saj ne vedo kaj delajo" :)

Sicer pa super članek, prav prileže se po vseh baterijah in apple-samsung tožbah :)

ScumbagSteve ::

echo je izjavil:

Meni je hecno predvsem to, da tole pravzaprav JE laično napisan članek :)

benefit raziskanega (razen zadovoljitve radovednosti)

A ni zadovoljitev radovednosti uživo dost?


Odvisno iz katerega zornega kota pogledaš :)
Scumbag Štefko

Kocka ::

Nevtrini se pojavljajo v treh okusih, in sicer v elektronskem, muonskem in tauonskem ...

Spreminjajo pa okus ...


Če sem pravilno razumel členek, potem nevtrini lahko prehajajo med tremi različnimi družinami, ki obstajajo za elementarne delce. Posamezne družine pa se razlikujejo le po masi (če se prav spomnim): elektronski delci so najlažji in najbolj običajni, najtežji pa tauonski.

Se pravi, da nevtrini spreminajajo maso. Na začetku eksperimenta so bili težji (mionski), potem pa so začuda postali lažji (elektronski)?!?

Naj me prosim kak fizik popravi, če narobe razmišljam.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Kocka ()

MUC ::

To da imajo nevtrini maso ni samoumevno in da jo imajo nedvoumno dokazuje ravno ta eksperiment. Če mase ne bi imeli, potem ne bi mogli spreminjati okusa.

Da se spreminja masa neke snovi ali delca ni nobena posebna zadeva, se še spomniš E = m*c2 . Energija in masa sta dve strani istega kovanca. Poenostavljeno rečeno sta eno in isto.

drola ::

Zoologija:
Osnovni delci so ali bozoni (spin je celo število) ali fermioni (polovični spin).

Fermione razdelimo v tri generacije, ki se med sabo razlikujejo po okusu, kvantnih številih in masi, interakcije pa so podobne. Potem delce vsake generacije delimo še na kvarke in leptone.

Prva generacija
- leptoni: elektron (m = 0,511MeV), elektronski nevtrino (m=0?)
- kvarki: gor (up), dol (down)

Druga generacija
- leptoni: muon (m = 105,7MeV), muonski nevtrino (m=0?)
- kvarki: šarm (charm), čudni (strange)

Tretja generacija
- leptoni: tauon (m = 1,777GeV), tauonski nevtrino (m=0?)
- kvarki: top, bottom

Interakcije:
V kvantni mehaniki potekajo interakcije prek elektromagnetne, močne ali šibke sile. Tako se kvarki in leptoni povezujejo skupaj v večje delce, dovoljeni pa so tudi nekateri prehodi v druge vrste delcev (o enem izmed takih prehodov govori novica). Ti prehodi imajo svoje ohranitvene zakone. Ohranitveni zakoni, ki jih poznamo tudi iz srednješolske fizike so npr. ohranitev gibalne količine in energije. V kvantni fiziki pa se tema dvema zakonoma doda še ohranitev naboja in pravila o (ne)ohranitvi kvantnih števil (čudnost, spin, izospin, okus, barvni naboj,...).

Tudi na kvantnem nivoju se ohranja energija in gibalna količina, zato si lahko predstavljamo, da silo posredujejo delci. Močno silo posredujejo gluoni, šibko pa šibki bozoni. EM interakcijo prenašajo fotoni. Gluone, šibke bozone in fotone prištevamo med bozone (imajo celoštevilčni spin).

Sestavljeni delci:
Delci iz kvarkov so večinoma iz dveh ali treh kvarkov. Najbolj domači so nam protoni in nevtroni, vsake od njih sestavljajo trije kvarki. Skupina vseh delcev iz treh kvarkov se imenuje barioni. Njihov spin je +-1/2 ali +-3/2, zato se uvrščajo tudi med fermione.
Delci iz dveh kvarkov se imenujejo mezoni. Njihov spin je celo število, zato se uvrščajo med bozone.

Primer:
Če pogledamo molekulo vode, ki je sestavljena iz dveh atomov vodika in atoma kisika, torej 10 elektronov, 10 protonov in 8 nevtronov. Elektron je elementarni delec, in sicer lepton prve generacije. Vsak proton je sestavljen iz dveh kvarkov gor in enega dol, vsak nevtron pa iz dveh kvarkov dol in enega kvarka gor. Kvarke v nevtronu in protonu skupaj povezuje močna sila. Protone in nevtrone potem med sabo povezuje močna jedrska sila, atome pa med samo povezuje elektromagnetna sila.
http://www.drola.si

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: drola ()

ScumbagSteve ::

MUC je izjavil:

To da imajo nevtrini maso ni samoumevno


Čakaj čakaj, če nekaj "je" oz "obstaja" potem mora imeti maso. Torej je samoumevno...?
Scumbag Štefko

drola ::

Ali fotoni obstajajo in koliko tehtajo?

Definicija obstoja v fiziki ni masa pač pa interakcija. Če lahko nekaj čutiš/detektiraš, obstaja.
http://www.drola.si

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: drola ()

MUC ::

Če bi fotoni imeli maso, svetloba ne bi nikoli potovala s svetlobno hitrostjo. :)

McMallar ::

Zemlja ne ustavi in razprsi nevtrinov. Gredo kar lepo skozi.
Why can't a programmer tell the difference between Halloween and Christmas?
Because OCT31 = DEC25

k4vz0024 ::

Mnja, tole z okusom mi ni jasno. To pomeni, da spreminjajo svoje obnašanje? Reagirajo različno? Naj nekdo pojasni kaj je s temi okusi? Je okus fizikalni termin ali zgolj metafora?:)

Kocka ::

Na tvoje vprašanje je že ogovoril uporabnik Drola. Vsak elementarni delec lahko obstaja v treh različnih generacijah. Naprimer elektron - spada v prvo generacijo (najbolj domač); obstaja pa njegova nekoliko težja različica, ki se imenuje mion. Je popolnoma enak elektronu, samo težji je. Se bolj poredko pojavi v ozračju zaradi trkov kozmičnih žarkov z molekulami zraka. Potem pa je še tretja oblika elektrona - tau, ki je še težji in jih je še manj. Podobno velja še za nevtrine in kvarke. Praktično vsa nam znana materija paše v prvo skupino, ostalo lahko najdemo samo v kakšnih pospeševalnikih delcev.

drola ::

Vsem osnovnim delcem pripisujemo nekatera kvantna števila, npr. spin, naboj, leptonsko število,...
Nekatera kvantna števila izhajajo iz lastnosti, ki jih lahko dokaj enostavno merimo, npr. naboj. Druga kvantna števila smo si pa izmislili zato, da z njihovo pomočjo lahko napovedujemo kakšna reakcija je mogoča in kakšna ni, računamo razne verjetnosti in tako naprej.

Kar se tiče novice, se gre za ohranitveni zakon, po katerem naj bi se ohranjala 3 leptonska števila: elektronsko leptonsko število, muonsko lept. št. in tauonsko lept. št. Elektron in elektronski nevtrino imata elektronsko lept. število 1, njuna antidelca (pozitron in el. antinevtrino pa -1). Vsa ostala leptonska števila so za elektron 0. Analogno so ta števila definirana še za ostali 2 generaciji/okusa.

Potem pa na podlagi teh pravil ugotavljaš katera reakcija je mogoča. Če pogledamo beta- razpad:
nevtron --> proton + elektron + el. antinevtrino
leva stran:
vsa leptonska števila so 0
desna stran:
elektron ima elektronsko leptonsko število +1, antinevtrino pa -1, torej se seštejeta v 0. Torej velja ohranitveni zakon in je reakcija možna. (če ne najdeš kakega drugega ohranitvenega zakona, ki ga pa krši).

Ni pa možna reakcija nevtron --> proton + elektron + tauonski antinevtrino
levo: vsa leptonska števila so 0
desno:
elektronsko lept. št. = +1
tauonsko lept. št. = -1
muonsko lept. št. = 0

Zakaj je za fiziko ta novica pomembna?
Na začetku ko so sestavljali model, iskali kvantna števila in ohranitvene zakone, so domnevali, da se vsa tri leptonska števila brezpogojno ohranjajo. Podlaga za to domnevo so bile tipične reakcije, kot npr. zgoraj omenjeni beta- razpad. Eksperiment omenjen v novici pa ugotavlja, da temu ni tako.

Mnja, tole z okusom mi ni jasno. To pomeni, da spreminjajo svoje obnašanje? Reagirajo različno? Naj nekdo pojasni kaj je s temi okusi? Je okus fizikalni termin ali zgolj metafora?:)


Okus je metafora. Zaradi zgoraj omenjenih pravil si ga lahko predstavljaš kot "okus reakcije". Če so v reakcijo vpleteni elektroni, bodo verjetno vpleteni tudi elektronski (anti) nevtrini. In analogno za tauone in muone.
http://www.drola.si

Kocka ::

bojany je izjavil:

Ok... ampak lahko kdo razloži, kaj vse to sploh pomeni in kako bodo te raziskave pripomogle k napredku... česarkoli?

Na spletni strani experimenta (http://t2k-experiment.org/t2k/ zadnji odstavek) je povedano bistvo raziskave, ki v zgornjem članku manjka..

Raziskujejo razlike v obnašanju materije in antimaterije in to s pomočjo nevtrinov. V pospeševalniku se ob trkih energija pretvori vedno v enako količino materije kakor antimaterije (in obratno). Se pravi, ko ob trku nastane en nov delec, bo hkrati nastal tudi njegov antidelec. Po tej logiki bi tudi ob Velikem poku moralo nastati enako antimaterije, kot materije, samo dejstvo je, da antmaterije v vesolju skoraj ni.

Zato znanstveniki iščejo in proučujejo razne asimetrije, ki bi bile/so med delci in antidelci, da bi razumeli, zakaj je antimaterije toliko manj.

V prvem delu poskusa, ki je omenjen tule, so ustvarili snop mionskih nevtrinov in merili razmerje koncentracije med elektronskimi ter mionskimi nevtrini najprej 200m stran od izvora, potem pa še 300km stran. Ugotovili so, da se na tej poti nekaj mionskih nevtrinov pretvori v elektronske, kar so že predvideli, ni pa bilo to samoumevno.

V drugem poskusu, ki šele bo, pa bodo isto ponovili še s snopom anti-nevtrinov in potem primerjali rezultate s prvim poskusom, ko so uporabili nevtrine.

Vprašanje je ali bodo v obeh poskusih dobili enake ali različne rezultate, ter za koliko, če jaz prav to razumem.

Zgodovina sprememb…

  • spremenil: Kocka ()

jype ::

Tako je. Fotoni nimajo mirovalne mase - maso imajo, ker imajo energijo. To je, če zanemarimo kvadrat svetlobne hitrosti, eno in isto.

bojany ::

Hvala vsem, ki ste posredovali odgovore.
Sam imam bistveno premalo znanja fizike, da bi iz članka razumel za kaj gre in zaradi tega sem vprašal. Daleč od tega, da mi ne bi bilo jasno, kako pomembne so bazične raziskave v fiziki in kemiji a je laiku potrebna razlaga. Kako naj 'normalen' človek razume kaj pomeni 'okus' pri proučevanju kvantne fizike? :)
Mi je pa sedaj, ko sem prebral vse odgovore, približno jasno o čem teče beseda in kaj je v igri.

LP, Bojan

echo ::

http://www.bureau42.com/view/6862/summe...

Tole sem jst prebral par let nazaj - za eno tako osnovno razumevanje tovrstnih novic je dost, seveda pa manjka matematičn del, kjer se začnejo zares zanimive stvari 8-)


Vredno ogleda ...

TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
TemaSporočilaOglediZadnje sporočilo
»

Nevtrini spreminjajo okus

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
243953 (1950) echo
»

V CERN-u se lov na prehitre nevtrine nadaljuje

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
325503 (2567) MrStein
»

Nevtrini še vedno hitrejši od svetlobe (strani: 1 2 )

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
6516836 (10722) Cervantes
»

Nevtrini verjetno spreminjajo okus

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
142940 (2179) Thomas
»

CERN/OPERA: nevtrini imajo maso

Oddelek: Novice / Znanost in tehnologija
226759 (5183) Thomas

Več podobnih tem