Neutrinooszillatschoon

As Neutrinooszillatschoon warrt in de Physik de Ümmwanneln twüschen de dree Elementardeelken Elektron-, Myon- un Tau-Neutrino vun wegen quantenmechaansch Vörgäng betekent. Se is vun Bedüden, as se opwiest, dat Neutrinos en Masse bargt. Dat hett wietreckend Folgen för dat Standardmodell vun de Elementardeelkenphysik.

Fehlen Sünnenneutrinos

Över de Möglichkeit, dat dat en Neutrinonoszillatschoon geven künn, is to’n eersten mol snackt worrn, as dat Fehlen vun Sünnenneutrinos opdeckt weer. Neutrinos kommt in grote Tall bi de Karnfusionsvörgäng in de Sünn tostannen.

Raymond Davis Jr. füngt in de 1960er Johren mit dat Utforschen vun de Sünnenneutrinos an. He ünnersöch den Neutrinostroom vun de Sünn mit en Elektron-Neutrinonawieser in de Homestake Mine, wat en Chlordetekter weer. De Neutrinofluss, denn de nawiesen künn, weer aver man weniger as de Hälft vun dat, wat na de Lüchtkraft vun de Sünn to meten wesen schüll. Dat Modell, wat wi vun de Sünn hebbt, is aver experimentell mehrmols bestätigt worrn un gellt vundaag as teemlich goot verstahn. Dormit kann dat Ergeevnis vun de Meten as en Verswinnen vun de Neutrinos düüdt warrn. Ut hüütige Sicht heet dat, dat de Elektron-Neutrinos in Myon-Neutrinos ümwannetl worrn sünd.

För dat Homestake-Experiment hett Raymond Davis Jr. 2002 den Nobelpries för Physik kregen. Wichtige fröhe Beobachten hett ok Donald H. Perkins brocht.

Theoretsche Grundlaag

För de Theorie warrt twee Annahmen bruukt. Eenmol mött Neutrinos verscheeden Massen bragen, to’n annern schüllt de Massen-Egentostännen vun de Neutrinos gegenöver de Tostännen vun de Wesselwirken (liek as de CKM-Mischen bi de Quarks) vermischt wesen. En Formel to’n Annähern för de 2-Flavour-Oszillatschoon vun hoochrelativistisch Elektronen-Neutrinos na Myon-Neutrinos is:

$P(\nu _{e}\rightarrow \nu _{\mu })=\sin ^{2}\left({\frac {\Delta (m^{2})L}{4E_{\nu }}}\right)\cdot \sin ^{2}\left(2\Theta _{m}\right)$

Dorbi is $L$ de torüchleggte Afstand vun’t Neutrino, $\Theta _{m}$ is de Mischwinkel vun de Flavours un $\Delta m^{2}$ de Massenünnerscheed vun de Flavours.

Bi de Neutrinooszillatschoon in Materie gifft dat den so nöömten MSW-Effekt (nöömt na Stanislav Mikheyev, Alexi Smirnov un Lincoln Wolfenstein), aver blots bi Ännern vun de Dicht. Disse Effekt sorgt för sünnere Elektronendichten un Neutrino-Massenünnerscheden in Materie för en resonante Verstarken vun de Oszillatschoon.

Neutrinooszillatschonen laat en eerste Sicht to in de Physik achter dat Standardmodell. Na dat Standardmodell hebbt Neutrinos keen Masse un dormit sünners ok keen Massenünnerscheden. Bito schülln de blots as linkshannig Deelken opduken. Hebbt de Neutrinos aver doch en Masse, as dat dör de Neutrinooszilaatschoon bestätigt warrt, sünd ok rechtshannige Neutrinos möglich. De Swack Wesselwirken hett blots influss op linkshannige Neutrino-Deelken, de rechtshannigen dorgegen weern blots vun de Gravitatschoon beinflusst (Sterile Neutrinos, WIMPs)

Experimenten

Oorden

• Radiocheemsch Experimenten as dat baven ansnackte Homestake-Experiment meet den Elektron-Neutrinofluss över en längere Tiet. Bi disse Experimenten warrt utnütt, dat de Beta-Verfall dör en Infangen vun Neutrinos ümkehrt warrn kann. To’n Bispeel wannelt sik ⁷¹Ga dör Infang vun een Elektron-Neutrino in ⁷¹Ge üm ünner Utsennen vun en Elektron. Disse ümwannelten Atomen künnt denn, as t. B. bi dat GALLEX-Experiment in’t Gran Sasso cheemsch ut den Detekter afscheedt un de Toruchwanneln dormit nawiest warrn.
• Echttietexperimenten wiest nich de Neutrinos sülvst na, man jemehrn Partner vun’t Torüchstötten. Den sien Impuls warrt faken över de Tscherenkow-Strahlen ünnersocht, man ok annere Nawiesmethoden ut de Hoochenergiephysik warrt insett. To den Tscherenkow-Tyyp tellt t. B. de japaansch Super-Kamiokande-Detekter. Dat is en 50.000t Licht-Water-Teel mit mehr as 10.000 Photoverstarkers. En annern is de kanaadsch SNO-Detekter. En wieteren Ansatz, de Neutrinos in (meist-)Echttiet natowiesen, hett de Detekter OPERA, de to Tiet jüst in’t Gran Sasso Underground Laboratory opboot warrt. De schall en direkten Nawies vun Tau-Neutrinos maken.

Beid Experimententypen bestätigt de Neutrinooszillatschonen.

Astronoomsch Beobachten

Dormit is dat Ünnersöken vun t. B. Sünnneutrinos meent, as dat wieter baven al beschreven worrn is.

Reakter- un Gaumakerexperimenten

Disse Oort ünnersöcht Neutrinos de bi Fusionsvörgäng tostannen kamt, as to’n Bispeel bi de Proton-Proton-Reakschoon. To disse Experimenten höört ü.a. LSND, KARMEN, MiniBooNE un CNGS.

Weblenken

• The Neutrino Oscillation Industry (eng.)
• The Nobel Prize in Physics 2002 (eng.)