Нейтри́нные осцилля́ции — превращения нейтрино ( электронного , мюонного или таонного ) в нейтрино другого сорта ( поколения ), или же в антинейтрино . Теория предсказывает наличие закона периодического изменения вероятности обнаружения частицы определённого сорта в зависимости от прошедшего с момента создания частицы собственного времени .

Идея нейтринных осцилляций была впервые выдвинута советско-итальянским физиком Бруно Понтекорво в 1957 году .

Такааки Кадзита и Артур Макдональд получили Нобелевскую премию по физике 2015 года за экспериментальное подтверждение нейтринных осцилляций .

Наличие нейтринных осцилляций важно для решения проблемы солнечных нейтрино .

Осцилляции в вакууме

Предполагается, что такие превращения — следствие наличия у нейтрино массы или (для случая превращений нейтрино↔антинейтрино) несохранения лептонного заряда при высоких энергиях .

Стандартная модель в первоначальной версии не описывает массы нейтрино и их осцилляции, однако они могут быть включены в эту теорию с помощью сравнительно небольшой модификации — включения в общий лагранжиан массового члена и PMNS-матрицы смешивания нейтрино.

Вакуумные осцилляции обнаружены для атмосферных, реакторных и ускорительных нейтрино ^{[ источник не указан 3625 дней ]} . Для солнечных нейтрино вакуумные осцилляции могут быть субдоминантным процессом, но пока существование этого типа осцилляций для них не подтверждено, в отличие от осцилляций в веществе (эффект Михеева — Смирнова — Вольфенштейна, см. ниже).

Если масса нейтрино равна нулю (а её значение пока неизвестно) либо массы всех типов нейтрино равны, то такой процесс, теоретически, не должен иметь места.

Осцилляции в веществе

Нейтринные осцилляции в веществе обусловлены наличием у нейтрино эффективной массы в среде, не нулевой независимо от наличия у нейтрино массы. Такие осцилляции резко усиливаются при движении пучка нейтрино в веществе с плавно меняющейся плотностью в момент, когда эффективные массы двух типов нейтрино становятся близки друг к другу (для этого необходимо также, чтобы разные типы нейтрино по-разному взаимодействовали с веществом, то есть чтобы эффективные потенциалы нейтрино в среде зависели от плотности среды по-разному). Этот эффект называется эффектом Михеева — Смирнова — Вольфенштейна и считается основной причиной экспериментально обнаруженного недостатка электронных нейтрино в потоке нейтрино от Солнца .

Эксперименты

Осцилляции наблюдались для:

• солнечных нейтрино ( Дэвиса, галлий-германиевые эксперименты SAGE , / , водно- черенковские эксперименты и SNO ), сцинтилляционный эксперимент ;
• атмосферных нейтрино (Kamiokande, ), возникающих при взаимодействии космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов в атмосфере ;
• реакторных антинейтрино ( сцинтилляционный эксперимент KamLAND , Daya Bay , , );
• ускорительных нейтрино (эксперимент ( англ. KEK To Kamioka ) наблюдал уменьшение количества мюонных нейтрино после прохождения 250 км в толще вещества , эксперимент OPERA обнаружил в 2010 году осцилляции мюонных нейтрино в тау-нейтрино с последующим рождением тау-лептонов , T2K ( англ. Tokai to Kamioka ), MINOS );

Осцилляции с превращением мюонных нейтрино, а также антинейтрино, в электронные исследуются в настоящее время в эксперименте , поставленном по условиям эксперимента . Предварительные результаты эксперимента могут указывать на разницу в осцилляциях нейтрино и антинейтрино .

См. также

• Матрица Понтекорво — Маки — Накагавы — Сакаты
• Список экспериментов в физике нейтрино
• Нейтринная астрономия

Примечания

Литература

• Биленький С. М. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2003. — Т. 173 , вып. 11 . — С. 1171—1186 . — doi : .
• Герштейн С. С., Кузнецов Е. П., Рябов В. А. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 1997. — Т. 167 , вып. 8 . — С. 811-848 . — doi : .
• Куденко Ю. Г. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2011. — Т. 181 , вып. 6 . — С. 569—594 . — doi : .
• Куденко Ю. Г. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2013. — Т. 183 , вып. 11 . — С. 1225—1230 . — doi : .
• Юрий Куденко . (неопр.) . elementy.ru , «Троицкий вариант» №13(82) (5 июля 2011). Дата обращения: 18 января 2013.
  • Куденко Ю. Г. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2018. — Т. 188 , вып. 8 . — С. 821–830 . — doi : .
• Цукерман И. С. (рус.) // Успехи физических наук . — Российская академия наук , 2005. — Т. 175 , вып. 8 . — С. 863–879 . — doi : .
• Bellini G., Ludhova L., Ranucci G., Villante F. L. Neutrino oscillations (англ.) . — 2013. — arXiv : .