![cover image](https://wikiwandv2-19431.kxcdn.com/_next/image?url=https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/5/57/FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg/640px-FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg&w=640&q=50)
นิวทริโน
From Wikipedia, the free encyclopedia
นิวทริโน (อังกฤษ: Neutrino, ใช้สัญลักษณ์ ) เป็นอนุภาคเฟอร์มิออน (อนุภาคมูลฐานที่มีเลขสปิน 1 /2) ที่มีอันตรกิริยาผ่านอันตรกิริยาอย่างอ่อนและแรงโน้มถ่วงเท่านั้น[1][2] ชื่อของนิวทริโนนั้นมาจากความเป็นกลางทางไฟฟ้าและมีมวลน้อยมากซึ่งเคยถูกเชื่ออยู่นานว่ามีมวลเป็นศูนย์ ถ้าไม่รวมอนุภาคไม่มีมวล นิวทริโนถือว่ามีมวลนิ่งน้อยมากเมื่อเทียบกับอนุภาคมูลฐานชนิดอื่น[3]
เนื่องจากอันตรกิริยาอย่างอ่อนนั้นมีระยะที่ส่งผลของแรงสั้นมากและความโน้มถ่วงก็มีค่าที่น้อยมากเนื่องจากมวลที่เล็กน้อยของนิวทริโน อีกทั้งนิวทริโนยังไม่สามารถสัมผัสได้ถึงอันตรกิริยาอย่างเข้ม ดังนั้นนิวทริโนจึงเคลื่อนที่ทะลุผ่านสสารทุกชนิดโดยที่ไม่สามารถถูกตรวจจับได้
![]() การใช้ห้องฟองไฮโดรเจน (อังกฤษ: hydrogen bubble chamber) ตรวจจับนิวทริโนเป็นครั้งแรกเมื่อวันที่ 13 พฤศจิกายน 1970 ที่ห้องทดลองแห่งชาติที่ Argonne นิวทริโนเข้าชนโปรตอนในอะตอมของไฮโดรเจน การปะทะกันเกิดขึ้นที่จุดที่เห็นได้เป็นสามรอยกระจายออกมาทางด้านขวาของภาพ | |
ส่วนประกอบ | อนุภาคมูลฐาน |
---|---|
สถิติ (อนุภาค) | เฟอร์มิออน |
ชั่วรุ่น | ที่ 1, ที่ 2 และ ที่ 3 |
อันตรกิริยาพื้นฐาน | อันตรกิริยาอย่างอ่อน และ แรงโน้มถ่วง |
สัญลักษณ์ | Ve, Vμ, VT, Ve, Vμ, VT |
ปฏิยานุภาค | ปฏินิวทริโนมีความเป็นไปได้ที่จะเหมือนนิวทริโน (ดู Majorana fermion). |
ทฤษฎีโดย | Ve (Electron neutrino): Wolfgang Pauli (1930) Vμ (Muon neutrino): ปลายปี 1940s VT (Tau neutrino): กลางปี 1970s |
ค้นพบโดย | Ve: Clyde Cowan, Frederick Reines (1956) Vμ: Leon Lederman, Melvin Schwartz และ Jack Steinberger (1962) VT: DONUT collaboration (2000) |
จำนวนชนิด | 3 ชนิด – อิเล็กตรอนนิวทริโน, มิวออนนิวทริโน และเทานิวทริโน |
มวล | น้อย, แต่ไม่เป็นศูนย์ |
ประจุไฟฟ้า | 0 e |
สปิน | 1/2 |
Weak hypercharge | −1 |
B − L | −1 |
X | −3 |
นิวทริโนทั้งสามเฟลเวอร์ถูกสร้างขึ้นมาจากอันตรกิริยาอย่างอ่อน ประกอบด้วย นิวทริโนอิเล็กตรอน () นิวทริโนมิวออน (
) และนิวทริโนเทา (
) แต่ละเฟลเวอร์จะมีค่าประจุเลปตอนเฉพาะของตัวเอง[4] ถึงแม้ว่านิวทริโนจะถูกเชื่ออย่างนมนานว่าเป็นอนุภาคไม่มีมวล แต่ในปัจจุบันทราบแล้วว่าทั้งสามเฟลเวอร์มีมวลที่แตกต่างกัน (นิวทริโนชนิดที่มีมวลน้อยที่สุดสามารถมีค่าเป็นศูนย์ได้ [5]) แต่ว่าค่ามวลทั้งสามไม่ได้สอดคล้องแบบเจาะจงกับทั้งสามเฟลเวอร์ กล่าวคือสถานะเฟลเวอร์หนึ่งของนิวทริโนที่ถูกสร้างจากอันตรกิริยาแบบอ่อนเป็นการผสมรวมกันของสถานะมวลของนิวทริโนทั้งสามชนิด (การซ้อนทับเชิงควอนตัม) นิวทริโนสามารถกวัดแกว่ง (Oscillate) ไปมาระหว่างเฟลเวอร์ได้เมื่อมีการเคลื่อนที่ ตัวอย่างเช่น นิวทริโนอิเล็กตรอนที่ถูกสร้างจากการสลายให้อนุภาคบีตาเมื่อเคลื่อนที่มายังเครื่องตรวจจับ ตัวเครื่องอาจจะจับได้เป็นนิวทริโนมิวออนหรือนิวทริโนเทาก็ได้[6][7] ในปัจจุบันถึงปี ค.ศ.2022 ยังไม่มีการทราบค่ามวลทั้งสามของนิวทริโน แต่การทดลองในห้องปฏิบัติการณ์และการสังเกตการณ์ทางดาราศาสตร์ได้ให้คำตอบของค่ามวลสูงสุดที่เป็นไปได้ของนิวทริโนอิเล็กตรอน และผลรวมของมวลทั้งสามเฟลเวอร์ (< 2.14×10-37 กิโลกรัม)[8]
แต่ละเฟลเวอร์ของนิวทริโนจะมีปฏิอนุภาคของตัวเอง เรียกว่าปฏินิวทริโน (Antineutrino) ซึ่งมีค่าสปิน 1 /2 และไม่มีประจุไฟฟ้า ปฏินิวทริโนแตกต่างจากนิวทริโนตรงที่มีเครื่องหมายของตัวเลขเลปตอนและ Weak isospin ตรงข้ามกัน และมีไคแรลลิตี (Chirality) ถนัดขวา เพื่อที่จะอนุรักษ์ตัวเลขเลปตอนรวม (ในการสลายตัวให้อนุภาคบีตา) นิวทริโนอิเล็กตรอนจะต้องมีโพซิตรอนหรือปฏิอนุภาคของนิวทริโนอิเล็กตรอนเกิดขึ้นมาพร้อมกัน ในทางตรงกันข้ามปฏินิวทริโนอิเล็กตรอนจะเกิดขึ้นมาพร้อมกับอิเล็กตรอนหรือนิวทริโนอิเล็กตรอนเท่านั้น[9][10]
นิวทริโนสามารถถูกสร้างขึ้นมาได้จากหลายกระบวนการการสลายตัว รายการต่อไปนี้เป็นตัวอย่างของการสร้างนิวทริโน
- การสลายให้อนุภาคบีตาของนิวเคลียสหรือแฮดรอน
- ปฏิกิริยานิวเคลียร์ในธรรมชาติ เช่น ปฏิกิริยาที่ใจกลางดาวฤกษ์
- ปฏิกิริยานิวเคลียร์ประดิษฐ์ในเตาปฏิกรณ์ ระเบิดปรมาณู หรือเครื่องเร่งอนุภาค
- ในช่วงการเกิดมหานวดารา (Supernova)
- ในช่วงที่ดาวนิวตรอนหมุนช้าลง
- รังสีคอสมิกหรืออนุภาคที่ถูกเร่งชนเข้ากับอะตอม
นิวทริโนที่ถูกตรวจจับได้บนโลกส่วนใหญ่มาจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในดวงอาทิตย์ ใน 1 วินาทีจะมีนิวทริโนสุริยะจำนวน 65 พันล้านตัว (6.5×1010) ตกกระทบพื้นที่ 1 ตารางเซนติเมตร[11][12] นิวทริโนสามารถถูกใช้ในการกราดภาพตัดขวางเพื่อสำรวจภายในของโลกได้[13][14]