Почему нельзя измерить массу отдельного нейтрино от β−β−\beta-распада?

Почему мы должны полагаться только на осцилляции нейтрино, чтобы измерить разность квадратов масс нейтрино? Почему нельзя измерить массы нейтрино напрямую, скажем, из β − разлагаться?

  1. Когда Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино для сохранения сохранения энергии и углового момента в β − распада, почему он предположил, что нейтрино не имеют массы?

  2. Как экспериментаторы того времени пришли к выводу, что нейтрино не имеют массы?

  3. Как насчет измерения энергии при распаде трех тел? н → п + е − + ν ¯ е , в сложных экспериментах сегодня, и определение массы отдельных нейтрино из этого?

Надо

Е н "=" Е п + Е е + Е ν ⇒ м н с 2 + Т н "=" м п с 2 + Т п + м е с 2 + Т е + м ν с 2 + Т ν .
м п , м н , м е известны. Поэтому, измеряя кинетическую энергию Т н , Т п , Т е и Т ν можно определить массу ν е . Почему это невозможно экспериментально?

Это потому что Т ν не поддается измерению? Или это потому что ν е будучи ароматическим состоянием, не имеет определенной массы?

Источник для 1? Я сомневаюсь, что Паули считал нейтрино безмассовым.
@ Питер, я догадался. Может быть, он лично так не предполагал. Но дело в том, что теоретики долгое время безосновательно считали нейтрино безмассовыми. Даже в Стандартной модели нейтрино считались безмассовыми. Что послужило поводом думать, что нейтрино, несущие «недостающую энергию» в β − распадаться, чтобы стать безмассовым?
Потому что экспериментальный верхний предел массы нейтрино был очень низким.
Вы собрали здесь несколько лишь смутно связанных вопросов. История могла бы быть лучше по истории науки и математики . См . физику.stackexchange.com/ a/181024/520 для обзора, который охватывает немного больше, чем вы перечисляете здесь: в частности, форма и конечная точка спектра являются ключевыми. И измерить конечную точку до высокого разрешения сложно, потому что (а) получить разрешение менее эВ очень сложно и (б) скорость резко падает по мере приближения к конечной точке.
Обратите внимание, что эксперимент KATRIN является попыткой сделать именно это; Я полагаю, что они недавно начали сбор данных. Взгляд на сложность конструкции спектрометра должен дать вам представление о связанных с этим проблемах. Вам также будет интересно прочитать книгу Аллана Франклина « Действительно ли нейтрино?». , книга, название которой нарушает закон Беттериджа.

Ответы (2)

Не может быть достаточной точности в измерениях импульса и энергии конечных продуктов бета-распада, могут быть определены только пределы из-за ошибок измерения.

См. эту ссылку для недавнего обзора.

В статье представлен обзор недавних экспериментов по тритиевой β-спектроскопии по поиску абсолютного значения массы электронного нейтрино m(ν_e). Благодаря использованию специальных электростатических фильтров с высоким приемом и разрешением погрешность наблюдаемого m^2(ν_e) была снижена примерно до 3 эВ^2. Новый верхний предел массы составляет m(ν_e) < 2 эВ при 95% CL. Ввиду ошибочных и нефизических результатов по массе, полученных в некоторых более ранних экспериментах по β-распаду, особое внимание уделяется систематическим эффектам. Предел массы обсуждается в контексте текущих исследований нейтрино в физике элементарных частиц и астрофизике. Дан предварительный обзор экспериментов по β-спектроскопии следующего поколения, которые в настоящее время разрабатываются и строятся; они направлены на снижение m^2(ν_e)-неопределенности еще в 100 раз, достигая предела чувствительности m(ν_e) <0,2 эВ.

«Эксперимент нового поколения», описанный в этом обзоре семилетней давности, называется KATRIN .

Почему мы должны полагаться только на осцилляции нейтрино, чтобы измерить разность квадратов масс нейтрино?

Я не думаю, что мы делаем. Это просто гипотеза.

Почему нельзя измерить массы нейтрино напрямую, скажем, из β − разлагаться?

Потому что масса покоя — это мера содержания энергии в покоящемся теле, а покоящееся нейтрино никто никогда не видел.

Когда Паули выдвинул гипотезу о существовании нейтрино для сохранения сохранения энергии и углового момента в β − распада, почему он предположил, что нейтрино не имеют массы?

Он этого не сделал. См. его письмо 1930 года Лизе Мейтнер и другим:

"Уважаемые Радиоактивные дамы и господа, как объяснит вам более подробно носитель этих строк, которого я милостиво прошу вас выслушать, из-за "неправильной" статистики ядер N- и Li-6 и непрерывного бета-спектра, я наткнулся на отчаянное средство, чтобы спасти «теорему об обмене» статистики и закон сохранения энергии, а именно на возможность существования в ядрах электрически нейтральных частиц, которые я буду называть нейтронами, у которых со спином 1/2 и подчиняются принципу запрета и отличаются от квантов света тем, что они не движутся со скоростью света Масса нейтронов должна быть того же порядка, что и масса электронаи в любом случае не более 0,01 массы протона. Тогда непрерывный бета-спектр имел бы смысл, если предположить, что при бета-распаде, помимо электрона, испускается нейтрон, так что сумма энергий нейтрона и электрона постоянна…»

  1. Как экспериментаторы того времени пришли к выводу, что нейтрино не имеют массы?

Они посмотрели на кривую спектра бета-распада. См. раздел VII статьи Ферми здесь . Измеренные кривые соответствовали графику μ=0. См . эту лекцию о бета-распаде трития. Пол Даунси из группы HEP в Imperial. Он говорит, что небольшое выделение энергии облегчает наблюдение эффектов ненулевой массы.

  1. Как насчет измерения энергии при распаде трех тел? н → п + е − + ν ¯ е , в сложных экспериментах сегодня, и определение массы отдельных нейтрино из этого?

Измерение энергии не измеряет массу. Фотон может иметь значительную энергию, но не иметь массы. Если фотон движется со скоростью меньше c, он обладает «эффективной» массой. Если вы поймаете его в зеркальный ящик, вся его энергия-импульс будет действовать как масса, и в результате ящик будет труднее двигаться. Если нейтрино движется в точке c, у него нет массы, точка.

Надо

Е н "=" Е п + Е е + Е ν ⇒ м н с 2 + Т н "=" м п с 2 + Т п + м е с 2 + Т е + м ν с 2 + Т ν .
м п , м н , м е известны. Поэтому, измеряя кинетическую энергию Т н , Т п , Т е и Т ν можно определить массу ν е . Почему это невозможно экспериментально?

Потому что, когда нейтрино движется со скоростью с, Т ν "=" Е ν и это все, что вы знаете.

Это потому что Т ν не поддается измерению? Или это потому что ν е будучи ароматическим состоянием, не имеет определенной массы?

Мы довольны энергией нейтрино, так они были предсказаны в первую очередь. Но у нас нет никаких реальных доказательств того, что делают нейтрино, когда они распространяются. Недавно я спросил, есть ли у нас доказательства существования нейтрино медленнее света . Ответ - нет. Все, что мы знаем, это то, что мы не обнаруживаем столько нейтрино, сколько ожидаем. Остальное - гипотеза.

Почему нельзя измерить массу отдельного нейтрино от β−β−\beta-распада?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v