نوترینو

واضح آرشیو وب فارسی:سایت رسیک: نوترینو ذره بنیادی خنثایی است که در ضمن واپاشی بتای هسته‌های اتمی همراه با الکترون یا پوزیترون گسیل می‌شود. همانند نوترون ، نوترینو نیز بار الکتریکی ندارد. نوترینو با الکترونها عملاً اندرکنش نمی‌کند و باعث یونش قابل توجه محیط نمی‌شود. نوترینو ذره بنیادی ناپایدار و سبکی می‌باشد که جرمش در حدود 1/200 جرم الکترون می‌باشد. برهمکنش نوترینو با هسته‌ها بسیار ضعیف است
تاریخچه کشف نوترینو
هنگامی که جیمز چادویک تحقیقات خود را برروی اشعه بتا آغاز کرد، مصمم شد تا انرژی ذرات بتا را اندازه بگیرد. او از خود پرسید: آیا همگی آنها با یک میزان انرژی بیرون می‌آیند، یا انرژی آنها توزیع شده است؟ رادرفورد بزرگ و دیگر پژوهشگران کوشیده بودند تا به این پرسش پاسخ دهند ولی نتایج گمراه کننده بود. چادویک به منظور اندازه گیری انرژی و مقدار حرکت الکترونهایی که از رادیوم خارج می‌شدند، آزمایشی طراحی کرد ک در آن آهنربایی ذرات را از مسیر منحرف می‌کرد و با اندازه گیری میزان انحراف توانست مقدار حرکت را بدست آورد. وی از یک شمارشگر تخلیه الکتریکی شبیه شمارشگر گایگر استفاده کرد. اهمیت کشف چادویک این بود که نتایج آزمایشهای او نشان می‌دادند قانون بقای انرژی دیگر رعایت نمی‌شود. برهمکنش مربوطه چنین بود:

Aاتم رادیواکتیو پیش از واپاشی و B همان اتم بعد از واپاشی است.انرژی این الکترون می‌تواند از تقریبا صفر تا یک حداکثر معین باشد. انرژی کلی A ، منجمله انرژی جرم سکون آن، باید با کل انرژی B برابر باشد. چنانکه دیده شد نسبت انرژی B به انرژی الکترون برخی اوقات بسیار بالا و گاهی پایین است و تقریباهیچ بستگی ندارد. پس در معادله موازنه ایجاد نمی‌شود. آیا ذره غیر قابل دیدی منتشر می‌شود؟ این آزمایش‌ها به دلیل جنگ جهانی اول متوقف شد، پس از جنگ فردی به نام چارلز الیس به گروه رادرفورد پیوست. او و ویلیام وستر روشی برای بدست آوردن انرژی ای که در گذار از Α به Β حاصل می‌شد، اندیشیدند. شگردشان این بود که بگذارند انرژی منتشر شده استوانه بزرگی از سرب را که کاملا عایق شده بود گرم کند. درجه حرارت سرب را با دستگاه حساس ترموکوپل که قادر است تغییرات کوچک دما را نشان دهد، اندازه بگیرند. نتیجه قطعیت داشت. هیچ عامل گرم کننده دیگری بیرون نمی‌آمد. این انرژی گمشده اثری از خود باقی نمی گذاشت و توضیحی وجود نداشت. مساله انرژی گم شده در تابش اشعه بتا چنان شدت گرفت که در سال 1929 نیلز بور پیشنهاد کرد که شاید قانون اصل پایستگی انرژی در حوزه هسته بکار نیاید. توضیح انرژی گمشده باید در انتظار ولفگانگ پائولی باقی میماند. او نمی‌توانست عقیده بور مبنی بر فرو ریختن اصل پایستگی را بپذیرد و برای «گذر از این تنگنا» در سال 1930 وجود ذره جدیدی را پیشگویی کرد که از این برهمکنش بیرون می‌آید و از خود در کالریمتر الیس نه مسیری و نه حرارتی باقی میگذارد. این ذره بایستی بدون بار و برخوردار از قدرت نفوذ بالا باشد. بدینسان پائولی ذره‌ای را که انریکو فرمی بعدها «نوترینو» نام گذاشت پیشگویی کرد. به این ترتیب واکنش واپاشی بتا چنانکه در سال 1933 فرمی ان را به چاپ رسانید چنین است:

25 سال باید می گذشت تا نوترینو مستقیما ردیابی شود، اما خیلی پیش از آن ایده وجود نوترینو به طورکلی به سبب استفاده از قانون بقای انرژی، غیر مستقیم پذیرفته شده بود.

[ویرایش] نحوه تولید نوترینو
انرژی الکترون حاصل از واپاشی ذره بتا می‌تواند مقادیر مختلف ، از صفر تا مقدار ماکزیمم معین W را داشته باشد. مهم است بدانیم که این مقدار ماکزیمم درست برابر با انرژی درونی آزاد شده در ضمن واکنش منظور شده در بالاست. برای سازگاری با قانون بقای انرژی باید فرض کرد که در جریان واپاشی ذره بتا همراه با الکترون یک ذره دیگر نیز (یعنی نوترینو) تشکیل می‌شود.

این ذره انرژی ای را با خود حمل می‌کند که مکمل انرژی الکترون تا W است. اگر نوترینو انرژی ای نزدیک به W با خود حمل کند، انرژی الکترون نزدیک به صفر است. اگر انرژی نوترینو کم باشد، برعکس، انرژی الکترون نزدیک به W است. تحلیل تفضیلی از واپاشی به دلایل متقاعد کننده دیگری بر گسیل نوترینو در این فرایند دلالت دارد و امکان داده است که جرم در حال سکون نوترینو را برآورد کنند.

[ویرایش] سایر مشخصات فیزیکی نوترینو
معلوم شده است که جرم این ذره از ده هزارم جرم در حال سکون الکترون کمتر است. سالها تحقیق سرانجام به آنجا رسید که در ۱۹۵۶ از راه آزمایش واکنشی هسته‌ای را کشف کردند که در آن نوترینویی (ν) توسط پروتون جذب و سپس این پروتون به نوترون و پوزیترون تبدیل شد.

در این آزمایشها چشمه نوترینوها راکتور هسته‌ای نیرومندی بود که در آن نوترینو در ضمن واپاشی ذره بتا از پاره‌های شکافت اورانیوم تشکیل می‌شد.

[ویرایش] نوترینوی خورشیدی
واکنشهای متنوعی در راکتورها صورت گرفته است که توسط نوترینو به وجود آمده است.

در واکنش گداخت چهار پروتون ، که گمان می‌رود چشمه انرژی خورشید باشد. همراه هر هسته هلیوم تشکیل شده دو نوترینو نیز گسیل می‌شود. نوترینو خیلی کم با ماده اندر کنش می‌کند. به طوری که اکثریت قریب به اتفاق آنها در خورشید نفوذ می‌کنند و به درون فضای کیهانی می گریزند.

این صفحه را در گوگل محبوب کنید

[ارسال شده از: سایت رسیک]

[مشاهده در: www.ri3k.eu]

[تعداد بازديد از اين مطلب: 344]