نوترینو

نوترینو ( به انگلیسی: neutrino ) یک ذره بنیادی است که از نظر الکتریکی خنثی بوده و به ندرت وارد برهمکنش می شود. [ ۲] نوترینو به معنی «کوچک خنثی»، معمولاً با سرعتی نزدیک به سرعت نور حرکت می کند، از نظر الکتریکی خنثی بوده و قادر است از درون مواد تقریباً بدون هیچ برهمکنشی عبور نماید. نوترینوها دارای جرم بسیار کوچک، اما غیر صفر هستند. نوترینو با حرف یونانی ν ( نو ) نمایش داده می شود.
از آنجایی که نوترینوها بار الکتریکی ندارند، تحت تأثیر نیروهای الکترومغناطیس قرار نمی گیرند. [ ۳] نوترینوها تنها تحت تأثیر نیروی هسته ای ضعیف که در مقایسه دارای بُرد بسیار کوتاه تری از نیروی الکترومغناطیس است، قرار می گیرند؛ لذا قادر هستند مسافت های بسیار طولانی را درون مواد بدون برهمکنش طی نمایند.
نوترینوها در ضمن واپاشی بتا، در واکنش های هسته ای مانند آنچه در خورشید یا راکتورهای اتمی رخ می دهند و هچنین در اثر برخورد پرتوهای کیهانی با اتم ها ایجاد می گردند.
سه نوع یا «طعم» نوترینو وجود دارد: الکترون نوترینو، میون نوترینو و تاو نوترینو. همچنین هر یک از آن ها پادذره مربوط به خود به نام پادنوترینو دارند.
بیشتر نوترینوهایی که از زمین عبور می کنند، از خورشید ساطع می شوند. در هر ثانیه از هر سانتی متر مربع زمین، در حدود ۶۵ میلیارد ( ۱۰۱۰×۶٫۵ ) نوترینوی خورشیدی عبور می کند. [ ۴]
هنگامی که جیمز چادویک تحقیقات خود را بر روی پرتو بتا آغاز کرد، مصمم شد تا انرژی ذرات بتا را اندازه بگیرد. او از خود پرسید: آیا همگی آن ها با یک میزان انرژی بیرون می آیند، یا انرژی آن ها توزیع شده است؟ رادرفورد و دیگر پژوهشگران کوشیده بودند تا به این پرسش پاسخ دهند، ولی نتایج گمراه کننده بود. چادویک به منظور اندازه گیری انرژی و اندازه حرکت الکترون هایی که از رادیوم خارج می شدند، آزمایشی طراحی کرد که در آن آهنربایی ذرات را از مسیر منحرف می کرد و با اندازه گیری میزان انحراف توانست اندازه حرکت را به دست آورد. وی از یک شمارشگر تخلیه الکتریکی شبیه شمارشگر گایگر استفاده کرد. اهمیت کشف چادویک این بود که نتایج آزمایش های او نشان می دادند اصل پایستگی انرژی دیگر رعایت نمی شود. برهمکنش مربوطه چنین بود:
A → B + e l e c t r o n
A اتم رادیواکتیو پیش از واپاشی و B همان اتم بعد از واپاشی است. انرژی این الکترون می تواند از تقریباً صفر تا یک حداکثر معین باشد. انرژی کلی A ، منجمله انرژی جرم سکون آن، باید با کل انرژی B برابر باشد. چنان که دیده شد نسبت انرژی B به انرژی الکترون برخی اوقات بسیار بالا و گاهی پایین است و تقریباً هیچ بستگی ندارد. پس در معادله موازنه ایجاد نمی شود. آیا ذره غیرقابل دیدی منتشر می شود؟ این آزمایش ها به دلیل جنگ جهانی اول متوقف شد. پس از جنگ فردی به نام چارلز الیس به گروه رادرفورد پیوست. او و ویلیام وستر روشی برای به دست آوردن انرژی ای که در گذار از A به B حاصل می شد، اندیشیدند. شگردشان این بود که بگذارند انرژی منتشر شده، استوانه بزرگی از سرب را که کاملاً عایق شده بود، گرم کرده و درجه حرارت سرب را با دستگاه حساس ترموکوپل که قادر است تغییرات کوچک دما را نشان دهد، اندازه بگیرند. نتیجه قطعیت داشت. هیچ عامل گرم کننده دیگری بیرون نمی آمد. این انرژی گمشده اثری از خود باقی نمی گذاشت و توضیحی وجود نداشت. مسئله انرژی گم شده در تابش پرتو بتا چنان شدت گرفت که در سال ۱۹۲۹ نیلز بور پیشنهاد کرد که شاید اصل پایستگی انرژی در حوزه هسته بکار نیاید. توضیح انرژی گمشده باید در انتظار ولفگانگ پائولی باقی می ماند. او نمی توانست عقیده بور مبنی بر فروریختن اصل پایستگی را بپذیرد و برای گذر از این تنگنا در سال ۱۹۳۰ وجود ذره جدیدی را پیشگویی کرد که از این برهمکنش بیرون می آید و از خود در کالریمتر الیس نه مسیری و نه حرارتی باقی می گذارد. این ذره بایستی بدون بار و برخوردار از قدرت نفوذ بالا باشد. بدینسان پائولی ذره ای را که انریکو فرمی بعدها نوترینو نام گذاشت، پیشگویی کرد. به این ترتیب، واکنش واپاشی بتا چنان که در سال ۱۹۳۹ فرمی آن را به چاپ رسانید، چنین است:

نوتْرینو (neutrino)
در فیزیک، هریک از سه ذرۀ بنیادی بی بار و پادذراتشان در گروه لپتون ها، با جرم بسیار اندک و احتمالاً با جرم صفر. شناخته شده ترین نوع آن پادذرۀ نوترینوی الکترونی است که طی واپاشی بتازای هسته گسیل می شود. دو ذرۀ دیگر نوترینوهای موئون و تاو هستند. اَبَرنواختر ۱۹۸۷Aاولین جسم خارج از منظومۀ خورشیدی بود که با گسیل نوترینو رصد شد. خورشید هم نوترینو گسیل می کند، ولی مقدار گسیل آن در عمل از پیش بینی های نظری کمتر است. کم بودن گسیل نوترینو از خورشید از بزرگ ترین اسرار اخترفیزیک جدید است.