Rozszerzenie tematu cząstek elementarnych i oddziaływań. Biliony neutrin przelatują przez ciało człowieka co sekundę, niemal wcale nie oddziałując z materią — nawet grubość całej Ziemi prawie nie osłabia ich strumienia. Złapanie choćby kilku neutrin wymaga gigantycznych detektorów (Nobel fizyka 1995, Frederick Reines).

Dam Ci docelową liczbę oddziaływań na miliard neutrin — dobierz grubość materii d. P = 1 − e^(−d/λ).
Co się właśnie stało?
Ustawiłeś grubość materii na drodze neutrin na całą średnicę Ziemi — a strumień i tak przeszedł na drugą stronę niemal bez strat. Neutrino nie „czuje" materii tak jak światło czy nawet promieniowanie gamma: oddziałuje wyłącznie za pośrednictwem oddziaływania słabego, a to zdarza się ekstremalnie rzadko.
Prawdopodobieństwo oddziaływania:
— gdzie d to grubość materii, a λ (droga swobodna neutrina) jest gigantyczna, rzędu roku świetlnego w gęstej materii. Nawet przy d równym średnicy Ziemi (ok. 12 800 km) iloraz d/λ jest tak mały, że P pozostaje bliskie zeru.
Cząstka widmo — czym jest i jak ją odkryto?
Neutrino to elementarna cząstka bez ładunku elektrycznego i o znikomo małej masie. W 1930 roku Wolfgang Pauli zaproponował jej istnienie czysto teoretycznie — jako „brakującą" cząstkę w rozpadzie beta, potrzebną, by zachować energię i pęd. Nazwano ją „cząstką widmem", bo niemal nigdy nie oddziałuje z materią. Frederick Reines wraz z Clyde'em Cowanem w latach 50. XX wieku przeprowadzili eksperyment przy reaktorze jądrowym — najpierw w Hanford, potem w Savannah River — umieszczając ogromny zbiornik wody tuż obok reaktora. W 1956 roku po raz pierwszy eksperymentalnie zaobserwowali ślady neutrin i wysłali telegram z tą wiadomością samemu Pauliemu.
Czemu tak trudno je złapać?
Współczesne detektory to prawdziwe giganty — np. Super-Kamiokande w Japonii (zbiornik z tysiącami ton ultraczystej wody) czy IceCube na biegunie południowym (kilometr sześcienny lodu z czujnikami). Nawet one wyłapują tylko znikomy ułamek przelatujących cząstek — bo im więcej materii, tym więcej okazji do rzadkiego oddziaływania, ale nadal jest ich astronomicznie mało.
Skąd się biorą neutrina?
Powstają w reakcjach jądrowych: bilionami przelatują przez Twoje ciało co sekundę, głównie ze Słońca. Powstają też w reaktorach jądrowych, w atmosferze pod wpływem promieniowania kosmicznego oraz w gwałtownych eksplozjach supernowych.
Po co Ci to na maturze:
Neutrino to standardowy przykład cząstki oddziałującej wyłącznie słabo — dobry punkt wyjścia do pytań o rodzaje oddziaływań podstawowych i o to, dlaczego rozpad beta „traci" energię na rzecz niewidocznej cząstki. Nobel z fizyki 1995 dla Fredericka Reinesa („za wykrycie neutrina") to też częsty przykład w pytaniach o historię odkryć.
Zapamiętaj: neutrino oddziałuje tylko przez siły słabe, więc niemal nigdy nie „zderza się" z materią — nawet cała Ziemia na jego drodze prawie nic nie zmienia.
Neutrino jest elektrycznie obojętne i niemal nie oddziałuje z materią. Przez ciało człowieka przelatują co sekundę biliony neutrin, a nawet grubość całej Ziemi prawie nie osłabia ich strumienia.
Prawdopodobieństwo oddziaływania neutrina z materią jest ekstremalnie małe. Kluczowe zależności:
Dlatego buduje się gigantyczne detektory (wielkie zbiorniki wody lub cieczy).
Neutrina pochodzą głównie ze Słońca, a także z reaktorów jądrowych, atmosfery i wybuchów supernowych.
Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.
Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.
Elektrycznie obojętna cząstka elementarna, która niemal nie oddziałuje z materią.
Bo prawdopodobieństwo jego oddziaływania z materią jest ekstremalnie małe, dlatego potrzeba gigantycznych detektorów.
Głównie ze Słońca, ale też z reaktorów jądrowych, atmosfery i eksplozji supernowych.