El electrón neutrino (
ν
mi) es una partícula elemental leptónica subatómica que tiene carga eléctrica neta cero . Junto con el electrón y el quark , forma la primera generación de leptones, de ahí el nombre de electrón neutrino . Wolfgang Pauli planteó la hipótesis por primera vez en 1930 para explicar el impulso y la energía perdidos en la desintegración beta , y fue descubierto en 1956 por un equipo dirigido por Clyde Cowan y Frederick Reines (véase el experimento de neutrinos de Cowan-Reines ). [1]
Composición | Partícula elemental |
---|---|
Estadísticas | Fermiónico |
Generacion | Primero |
Interacciones | Débil , gravedad |
Símbolo | ν mi |
Antipartícula | Antineutrino de electrones ( ν mi) |
Teorizado | Wolfgang Pauli (1930) |
Descubierto | Clyde Cowan , Frederick Reines (1956) |
Masa | Pequeño pero distinto de cero. Ver masa de neutrinos . |
Carga eléctrica | 0 e |
Carga de color | No |
Girar | 1/2 |
Isospin débil | 1/2 |
Hipercarga débil | −1 |
Quiralidad | zurdo (para neutrinos diestros, ver neutrino estéril ) |
Propuesta
A principios de la década de 1900, las teorías predijeron que los electrones resultantes de la desintegración beta deberían haberse emitido a una energía específica. Sin embargo, en 1914, James Chadwick demostró que, en cambio, los electrones se emitían en un espectro continuo. [1]
- La comprensión temprana de la desintegración beta
En 1930, Wolfgang Pauli teorizó que una partícula no detectada se llevaba la diferencia observada entre la energía , el momento y el momento angular de las partículas inicial y final. [a] [2]
norte0
→
pag+
+
mi-
+
ν0
e
- La versión de Pauli de la desintegración beta
La carta de Pauli
El 4 de diciembre de 1930, Pauli escribió una carta al Instituto de Física del Instituto Federal de Tecnología , Zurich , en el que propuso el electrón "neutrones" [neutrinos] como una posible solución para resolver el problema de la desintegración beta espectro continuo. Un extracto traducido de su carta dice: [1]
Estimados señores y señoras radiactivos,
Como el portador de estas líneas explicará con más [...] exactitud, considerando las estadísticas 'falsas' de los núcleos N-14 y Li-6 , así como el espectro β continuo, he encontrado un remedio desesperado para salvar el "teorema del intercambio" de la estadística y el teorema de la energía. Es decir, [existe] la posibilidad de que existan en los núcleos partículas eléctricamente neutras que deseo llamar neutrones, [b] que tienen espín 1/2y obedecen al principio de exclusión , y además se diferencian de los cuantos de luz en que no viajan con la velocidad de la luz: la masa del neutrón debe ser del mismo orden de magnitud que la masa del electrón y, en cualquier caso, no mayor que 0,01 masa de protones. El espectro β continuo sería entonces comprensible asumiendo que en la desintegración β se emite un neutrón junto con el electrón, de tal manera que la suma de las energías del neutrón y el electrón es constante.
[...]
Pero no me siento lo suficientemente seguro como para publicar nada sobre esta idea, por lo que primero me dirijo con confianza a ustedes, queridos radioactivos, con una pregunta sobre la situación relativa a la prueba experimental de tal neutrón, si tiene algo así como 10 veces más. capacidad de penetración de un rayo γ .
Admito que mi remedio puede parecer tener una pequeña probabilidad a priori porque los neutrones, si existen, probablemente se habrían visto hace mucho tiempo. Sin embargo, sólo aquellos que apuestan pueden ganar, y la gravedad de la situación del espectro β continuo se puede aclarar con el dicho de mi honorable predecesor en el cargo, el Sr. Debye , [...] " Es mejor no hacerlo. piense en eso en absoluto, como en los nuevos impuestos ". [...] Entonces, queridos radioactivos, póngalo a prueba y ajústelo. [...]
- Con muchos saludos para usted, también para el Sr. Back ,
- Tu devoto servidor,
- W. Pauli
Se puede encontrar una reimpresión traducida de la carta completa en la edición de septiembre de 1978 de Physics Today . [3]
Descubrimiento
El neutrino electrónico fue descubierto por Clyde Cowan y Frederick Reines en 1956. [1] [4]
Nombre
Pauli originalmente nombró neutrón a su partícula de luz propuesta . Cuando James Chadwick descubrió una partícula nuclear mucho más masiva en 1932 y también la llamó neutrón , esto dejó a las dos partículas con el mismo nombre. Enrico Fermi , quien desarrolló la teoría de la desintegración beta , introdujo el término neutrino en 1934 (fue acuñado en broma por Edoardo Amaldi durante una conversación con Fermi en el Instituto de Física de via Panisperna en Roma, para distinguir esta partícula neutra ligera de Neutrón de Chadwick) para resolver la confusión. Era un juego de palabras con neutrones , el equivalente italiano de neutrones : la terminación -one puede ser aumentativa en italiano, por lo que neutrona podría leerse como "la gran cosa neutra"; -ino reemplaza el sufijo aumentativo por uno diminutivo . [5]
Tras la predicción y el descubrimiento de un segundo neutrino, se volvió importante distinguir entre diferentes tipos de neutrinos. El neutrino de Pauli ahora se identifica como el neutrino electrónico , mientras que el segundo neutrino se identifica como el neutrino muón .
Antineutrino de electrones
El electrón neutrino tiene una antipartícula correspondiente , el electrón antineutrino (
ν
mi), que solo se diferencia en que algunas de sus propiedades tienen la misma magnitud pero signo opuesto . Una cuestión abierta de la física de partículas es si los neutrinos y los antineutrinos son la misma partícula, en cuyo caso sería un fermión de Majorana , o si son partículas diferentes, en cuyo caso serían fermiones de Dirac . Se producen en desintegración beta y otros tipos de interacciones débiles .
Notas
- ↑ Niels Bohr se opuso notablemente a esta interpretación de la desintegración beta y estaba dispuesto a aceptar que la energía, el momento y el momento angular no eran cantidades conservadas.
- ^ Pauli significa lo que más tarde se denominó "neutrino". Ver § Nombre , arriba.
Ver también
- Matriz de PMNS
- Neutrino tau
Referencias
- ^ a b c d "Los experimentos de Reines-Cowan: detección del Poltergeist" (PDF) . Ciencia de Los Alamos . 25 : 3. 1997 . Consultado el 10 de febrero de 2010 .
- ^ K. Riesselmann (2007). "Libro de registro: invención de neutrinos" . Revista Symmetry . 4 (2). Archivado desde el original el 31 de mayo de 2009.
- ^ Brown, LM (1978). "La idea del neutrino". La física hoy . 31 (9): 23-28. Código bibliográfico : 1978PhT .... 31i..23B . doi : 10.1063 / 1.2995181 .
- ^ F. Reines; CL Cowan Jr. (1956). "El Neutrino". Naturaleza . 178 (4531): 446. Bibcode : 1956Natur.178..446R . doi : 10.1038 / 178446a0 .
- ^ MF L'Annunziata (2007). Radiactividad . Elsevier . pag. 100. ISBN 978-0-444-52715-8.
Otras lecturas
- F. Reines; CL Cowan Jr. (1956). "El Neutrino". Naturaleza . 178 (4531): 446. Bibcode : 1956Natur.178..446R . doi : 10.1038 / 178446a0 .
- CL Cowan Jr .; F. Reines; FB Harrison; HW Kruse; AD McGuire (1956). "Detección del neutrino libre: una confirmación". Ciencia . 124 (3212): 103–4. Código Bibliográfico : 1956Sci ... 124..103C . doi : 10.1126 / science.124.3212.103 . PMID 17796274 .