Скорость нейтрино

Ваш вопрос эквивалентен вопросу о том, какова абсолютная масса нейтрино, и ответ в настоящее время неизвестен. У нас есть приличные значения разностей квадратов масс для всех трех требуемых состояний нейтрино (одна пара, разделенная примерно$7.7 \times 10^{-5}\text{ eV}^2$, и еще один, стоящий от них примерно$\pm 2.4 \times 10^{-3}\text{ eV}^2$(но обратите внимание на неоднозначность знака — проблему, известную как вопрос об иерархии масс)). Это устанавливает нижнюю границу массы самого массивного состояния примерно на$0.05\text{ eV}$, но не ставит нетривиальной границы наименьшей массы нейтрино.

Нейтрино сверхновой, возможно, в конечном итоге смогут ответить на этот вопрос по времени пролета, но это зависит от теоретического понимания того, что именно происходит внутри взрывающейся звезды.

Есть некоторые данные из SN 1987a, но они недостаточно качественные, чтобы дать хотя бы приблизительный ответ.

Лучшее, что мы можем сказать в настоящее время, это то, что они, как известно, действительно довольно малы. (И это еще одна проблема, чтобы занять теоретиков...)

Непосредственно измерить скорость такой частицы технически невозможно; и все зависит от того, "о каком" нейтрино вы говорите.

Скорость связана с импульсом, а импульс с энергией. Таким образом, у вас может быть нейтрино с полной энергией в несколько МэВ, другое — в несколько ГэВ и т. д.

Но в любом случае ответ будет «очень-очень близок» к c.

Во всех случаях нейтрино можно считать ультрарелятивистскими: их полная энергия намного выше их энергии покоя:$E_t >> m_0 c^2$.

В этом случае выполняется это соотношение:$E = p c$куда$p = \gamma m_0 v$. Проблема в том, что$m_0$неизвестна с высокой точностью, она порядка эВ.

Вы можете выполнить математику, вставив правдоподобную энергию для солнечного нейтрино или для нейтрино, возникающего в результате процесса столкновения с высокой энергией, приняв любое разумное значение для массы покоя.

Редактировать: чтобы зафиксировать идеи, масса покоя может быть порядка 0,1 эВ, а типичное солнечное нейтрино может быть порядка 10 МэВ. Это$\gamma = 10^8$!

Проведены экспериментальные измерения скорости нейтрино. Но до сих пор все они обнаружили, что скорость нейтрино настолько близка к скорости света, что в пределах точности экспериментов не было обнаружено никакой разницы.

Пара измерений описана здесь: http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino#Speed

В статье Wie et al. (2016) использует совпадение между гамма-лучами от гамма-всплесков и отдельными нейтрино с энергией 3–30 ТэВ для оценки разницы в скорости распространения между нейтрино и фотонами.

Они находят

Они говорят, что это примерно на 7 порядков точнее любого ранее опубликованного предела. Однако он опирается на подлинное совпадение между гамма-всплесками и этими отдельными нейтринными событиями, что кажется спорным или даже сомнительным в некоторых случаях.

Ограничение массы, которое это накладывает на нейтрино, кажется довольно неинтересным.$<6.8$кэВ, но это прямое измерение скорости, а не экстраполяция скорости из предела массы и специальной теории относительности.

Энергия частицы равна гамма mc^2. Нейтрино, скажем, электронные нейтрино, производятся с энергией примерно 1-10 МэВ. Мы не так уверены в абсолютных массах нейтрино, но измерили оценки относительных масс нейтрино. Из матрицы CKM и PMNS и входных данных об осцилляциях нейтрино e-нейтрино оценивается примерно в 1эВ или около того. Так что гамма очень большая, гамма ~ 10^7. Затем вычислите из gamma^2 = 1/(1 - v^2), что дает av (или v/c) =~ 0,9999998.

Есть забавный случай P_- = (1 - gamma^5)/2, который проецирует спиральность или спин в направлении, противоположном импульсу --- леворукость и нарушение четности. Массивное нейтрино означает, что в принципе можно подняться до системы отсчета, в которой нейтрино правостороннее. Малая масса и большая гамма являются своего рода препятствием для этого, хотя и не абсолютным.

Редактировать: этот ответ, очевидно, устарел, результат связан с ошибкой синхронизации ( подробности здесь ). См. другие ответы для более реалистичных значений

Ответ на сегодняшний день (23 сентября 2011 г.) кажется «измеряется немного быстрее, чем c»! ( Пресс-релиз и arXiv ). Под большим знаком вопроса, конечно.

В частности, результат измерения (из статьи arXiv) таков: