Välkommen till Resurscentrums frågelåda!

 

Vill du ha ett snabbt svar - sök i databasen: Anpassad Google-sökning
(tips för sökningen).
Använd diskussionsforum om du vill diskutera något.
Senaste frågorna. Veckans fråga.

16 frågor/svar hittade

Partiklar [20331]

Fråga:
Geoneutriner
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! I en artikel nämns "geoneutriner", och jag antar att det innebär neutriner producerade i jorden i st f i solen, samt att dessa skulle kollidera med antipartiklar, vilket väl är antiprotoner, positroner m fl. Är det överhuvudtaget möjligt att registrera sådana kollisioner, med tanke på hur "ointresserade" neutriner alls är att reagera? Vad kan skilja en korrekt signal från en falsk?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ja, geoneutriner är neutriner som bildas vid betasönderfall av radioaktiva ämnen (främst isotoper av uran, thorium och kalium) i jordens inre.

Det är dåligt känt hur stor effekt utvecklas genom radioaktivt sönderfall inne i jorden eftersom det är svårt att bestämma förekomsten av olika grundämnen. Man vet ganska väl vilken effekt som transporteras bort genom jordytan, men en del av denna effekt kan vara en långsam avsvalning av jordens inre. Att detektera geoneutriner skulle vara av mycket stort intresse eftersom det skulle ge information hur mycket sönderfall som förekommer.

Tekniken att detektera geoneutriner håller på att utvecklas, se en fyllig artikel i Wikipedia, Geoneutrino .

Se vidare fråga 13938 och länk 1.
/Peter E

Nyckelord: jordens inre [11]; neutrino [16]; radioaktivt sönderfall [33];

1 http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2012RG000400/full

*

Partiklar [19925]

Fråga:
Hej! En neutron sönderfaller spontant: n --> p + e + 'antineutrino'. Är reaktionen reversibel? I svaret till fråga 17998 finns en reaktion p + e--> n + neutrino.

En antineutrino skapas och en neutrino "konsumeras". Det borde då bli brist på neutriner och ett överskott på antineutriner. Har sådant noterats? Är det så att "via ett neutronskapande" så kan en partikel övergå i sin antipartikel??
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Neutronens sönderfall:

n --> p + e- + vanti (1)

Ja, reaktionen är reversibel, men man måste skriva om sönderfallet eftersom de tre partiklarna i högerledet knappast kan vara på samma ställe samtidigt:

p + e- --> n + v (2)

(Observera att neutrinen byter skepnad när vi flyttar den till andra sidan: -vanti = v). Reaktionen förekommer i atomkärnor och när neutronstjärnor bildas.

Den bevarade storheten är leptontalet L.
I (1) har vi L=0 --> L=1-1=0.
I (2) har vi L=1 --> L=1.

Vi kan skriva om reaktion (1) till

v + n --> p + e- (1a)

Denna reaktion används i neutrino-detektorer, se Sudbury_Neutrino_Observatory#Charged_current_interaction .

Neutriner och anti-neutriner kan alltså både skapas och förstöras, men då alltid tillsammans med sin laddade partner antielektronen/elektronen. Ett överskott av neutriner/antineutriner borde alltså reflekteras av ett underskott av antielektroner (positroner) eller elektroner. Ett sådant laddningsöverskott har inte observerats.
/Peter E

Nyckelord: betasönderfall [14]; neutrino [16];

*

Partiklar [19916]

Fråga:
Hej! Neutrinerna byter skepnad och varierar därmed i massa. Var kommer massan från när de blir tyngre och vart tar den vägen när neutrinen lättar (blir en elektronneutrino, som ju är minst)?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Neutriner har givit flera nobelpris, senast 2015 för neutrino-oscillationer, se Neutrino_oscillation , länk 1 och 2. Båda dokumenten är som brukligt från KVA mycket bra och genomarbetade. Länk 1 är lättläst på svenska medan länk 2 är lite tuffare att förstå.

I fråga 17518 behandlas begreppet neutrino-oscillation.

Observera att det är totala energin (vilomassa+rörelseenergi) som skall bevaras. Eftersom vilomassan är mycket liten hos alla aromer av neutriner är det inget problem med energiprincipen. I Wikipedia-artikeln Neutrino_oscillation#Propagation_and_interference står det:

Eigenstates with different masses propagate at different speeds. The heavier ones lag behind while the lighter ones pull ahead. Since the mass eigenstates are combinations of flavor eigenstates, this difference in speed causes interference between the corresponding flavor components of each mass eigenstate. Constructive interference causes it to be possible to observe a neutrino created with a given flavor to change its flavor during its propagation.
/Peter E

Nyckelord: neutrino [16];

1 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2015/popular-physicsprize2015-sv.pdf
2 http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/2015/advanced-physicsprize2015.pdf

*

Partiklar [19172]

Fråga:
Vilka partiklar är stabila?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! Vilka partiklar är stabila? Elektronen är det och protonen. Men anses kvarkar stabila? En nerkvark övergår i uppkvark när en neutron sönderfaller, så nerkvarken är väl inte stabil? Och är neutriner stabila, eller anses de sönderfalla? (De är ju rätt energirika, så de borde kunna sönderfalla.)
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Nedanstående bild visar alla elementarpartiklar enligt standardmodellen. Partiklarna är vertikalt ordnade efter vilomassa.

För att en partikel skall sönderfalla måste ett antal villkor (baserade på bevaringslagar) uppfyllas:

1 Sluttillståndet måste innehålla minst två partiklar
2 Partiklarna i sluttillståndet måste ha en sammanlagd vilomassa som är mindre än den sönderfallande partikelns massa (bevarande av energin)
3 Totala laddningen måste bevaras
4 Antalet fermioner (partiklar med halvtaligt spinn) kan bara ändras med ett jämnt antal (bevarande av rörelsemängdsmoment)
5 Antalet kvarkar bevaras (bevarande av baryontal)

De partiklar som uppfyller dessa villkor är

1 masslösa kraftförmedlarpartiklar: foton och gluon
2 elektron
3 proton
4 neutrino

Listan kräver några kommentarer:

Protonen är ingen elementarpartikel eftersom den består av tre kvarkar. Kvarkar kan emellertid inte förekomma isolerade, varför protonen kan betraktas som elementarpartikel. Protonens stabilitet implicerar då att den lättaste kvarkarna (upp och ner) är stabila i protonkonfigurationen (upp, upp, ner). Neutronen (upp, ner, ner) är emellertid inte stabil om den är isolerad. Den b-sönderfaller till en proton, se fråga 17998 . Tillsammans med rätt antal protoner kan neutronen emellertid vara stabil i en atomkärna.

Lägg även märke till att de två lättaste kvarkarna har mycket mindre massa än protoner och neutroner med massan c:a 1 GeV. Nukleonerna består alltså av mycket mer än tre kvarkar, den största delen av massan kommer från gluoner (Quark#Mass ).

Neutrinon är alltså i princip stabil, men den oscillerar mellan olika aromer (elektron, myon, tau), se Neutrino_oscillation .

Se även Particle_decay

Bilden nedan är från http://profmattstrassler.files.wordpress.com/2011/08/sm_masses2.png



/Peter E

Nyckelord: standardmodellen [23]; kvark [11]; neutrino [16];

1 http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/why-do-particles-decay/most-particles-decay-why/
2 http://profmattstrassler.com/articles-and-posts/particle-physics-basics/why-do-particles-decay/most-particles-decay-yet-some-dont/

*

Partiklar [18566]

Fråga:
Hej! Vid betasönderfall bildas en elektron och en (anti-)neutrino. Och man kan väl via energiberäkningar få fram gränserna för neutrinens energi. Men kan neutriner- antineutriner även bildas genom t ex parbildning, såsom ett elektron-positronpar kan, eller krävs det alltid laddningar för parbildning?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ingen bevaringslag förbjuder parbildning av neutriner och det har studerats teoretiskt. Experimentellt har det inte visats eftersom neutriner är mycket svåra att påvisa. Sannolikheten att påvisa två samtidigt är då nästan noll.
/Peter E

Nyckelord: neutrino [16];

*

Partiklar [18067]

Fråga:
Man har på CERN mätt att neutriner rör sig men en hastighet överstigande ljushastigheten. Är det verkligen möjligt?
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Man har på CERN mätt att neutriner rör sig men en hastighet överstigande ljushastigheten. Är det verkligen möjligt?
/Sven D

Svar:
Du refererar till ämnet för pressreleasen under länk 1. Felet i den urspungliga mätningen är nu lokaliserat, se Hade Einstein fel? , så problemet med neutriner som rör sig snabbare än ljuset är löst.

En av forskningsgrupperna på CERN (OPERA-kollaborationen) har mätt löptiden hos neutriner från CERN till gruvan Gran Sasso 73 mil ner i Italien. Totalt har man detekterat c:a 16000 neutriner. Resultatet är att man får en hastighet som är lite överstigande ljushastigheten i vakuum c. Resultatet är signifikant med 6 standardavvikelser.

Löpsträckan på 73 mil (löptid 2.4 millisekunder med ljushastigheten) bestämdes med GPS med en precision på 20 cm. Tidssynkroniseringen gjordes även den med GPS och hade en precision av 1 ns. Totala osäkerheten i tidsdata uppskattades till 10 ns, och den uppmätta effekten var 60 ns. Denna diskrepans på 60 ns motsvarar t.ex. ett fel i avståndsmätningen på 60*10-9*3*108 = 18 m.

Vad gäller mätningen av löpsträckan var den största svårigheten att mäta sträckan inne i tunneln i gruvan Gran Sasso - GPSen fungerar dåligt under 1400 m berg! Man kan i mätningarna (som pågått sedan 2009) tydligt se effekter av kontinentaldriften och ett hopp i samband med en jordbävning i Italien 2009, se nedanstående figur.

Man gav ett webbseminarium från CERN fredagen den 23 aeptember 2011, länk 2. Där presenterade man resultatet och metoderna mycket bra och detaljerat.

Kommentarer:

* De flesta fysiker tror nog att mätningen är felaktig, men än så länge finns ingen bra förklaring. Troligaste orsaken är att sträckan är felmätt eller att tidssynkroniseringen CERN-Gran Sassio är felaktig.

* Einsteins speciella relativitetsteori förbjuder inte expicivt att partiklar rör sig med överljushastighet. Vad den förbjuder är att en partikel accelereras upp till ljushastigheten, det skulle kosta oändlig energi. Enda problemet är att partiklar som rör sig snabbare än ljuset (hypotetiska partiklar som kallas tachyoner, se Tachyon ) får imaginär massa. Se även fråga 15804 .

* OPERA-kollaborationen har helt följt god vetenskaplig procedur:
- Analysen har gjorts "blind" så att man inte skulle kunna påverkas av det väntade resultatet.
- Arbetet presenterades utförligt på ett öppet seminarium och i ett publicerat preprint.

* Det är inte första gången man försökt mäta neutriners hastighet, men man har inte fått fram definitiva värden. Den enda signifikanta observationen hittills är neutriner från supernovan SN 1987A, se fråga 125 och Supernova_1987A . Denna mätning visar att neutrinernas hastighet är mycket nära ljushastigheten. Att neutrinerna kom fram några timmar före ljuset kan förklaras att stjärnan är transparent för neutriner tidigare än den är transparent för ljus. Avståndet till SN 1987A är 168000 ljusår. Med den uppmätta tidsdifferensen skulle neutrinerna ha kommit fram

(60*10-9/2.4*10-3)*168000 = 4.2 år före ljuset.

Neutrinerna skulle alltså kommit fram flera år innan supernovan upptäcktes, inte några timmar. Tyvärr var neutrinodetektorerna inte igång då (Kamiokande II började ta data 1985, se (Kamioka_Observatory ).

_____________________________________________________________________

Fotnot: Nedanstående meddelande distribuerades i samband med pressreleasen. Det får anses helt unikt att en officiell deklaration från CERN går ut tillsammans med en pressrelease.

Dear Colleagues,

As usual, I am sending you this CERN press release before we issue it to the media. Unusually this time, however, I feel that it needs a few words of introduction. The OPERA collaboration has measured the time of flight of neutrinos sent from CERN to Gran Sasso, along with the distance they cover. These measurements appear to show that the neutrinos are travelling faster than light. When a collaboration makes a surprising observation such as this and is unable to account for it, the ethics of Science demand that the results be made available to a wider community, to seek scrutiny and to encourage independent experiments. That's why when the spokesperson of the OPERA collaboration asked me whether they could hold a seminar here, I said yes. Given the potential impact of such a measurement, I felt it important for CERN formally to make its position clear. That's the reason for the cautiously worded statement we're sending to the media today.

Best regards,

Rolf Heuer

Se även Hade Einstein fel? där det längst ner finns en uppdatering av statusen för experimentet.



/Peter E

Nyckelord: relativitetsteorin, speciella [38]; neutrino [16]; ljushastigheten [19]; nyheter [11];

1 http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html
2 http://cdsweb.cern.ch/record/1384486

*

Partiklar [17942]

Fråga:
Hej! Neutriner växelverkar inte mycket , enligt fråga 17941, men kan man säga varifrån de vi på jorden lyckas detektera kommer? Hur vet man att de kommer från t ex solen? Antalet atomer i rymden brukar anges till några stycken per m^3. Har man koll på neutrinotätheten om de nu skulle fara runt "i evighet"? P g a kärnreaktionerna borde de ju öka i antal per m^3, men samtidigt utvidgas ju universum så det kan bli glesare mellan dem. Vad gäller?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Ja, man har riktningskänslighet i de moderna neutrinodetektorerna, så man kan se var de kommer ifrån. Man har detekterat neutriner från solen och från supernova 1987a (fråga 125 ).

Tätheten av lågenergetiska neutriner vet man inte, de har inte detekterats ännu. Men man tror det bildades många neutriner den första sekunden efter big bang. När universums densitet minskade frikopplades neutrinerna (vid T=2 s) på samma sätt som den kosmiska bakrundsstrålningen gjorde senare (T=380000 år).

Det bildas hela tiden nya neutriner vid radioaktivt sönderfall. De flesta av dessa kommer att röra sig genom rymden "i evighet". Om densiteten ökar eller minskar (p.g.a. universums expansion) vet jag inte.

Se vidare Neutrino_background .
/Peter E

Nyckelord: big bang [32]; neutrino [16];

*

Partiklar [17518]

Fråga:
Neutrinooscillationer
/Veckans fråga

Ursprunglig fråga:
Hej! neutrinooscillation innebäratt de olika neutrintyperna kan övergå i varandra, om jag läst rätt. Men de tycks ha olika vilomassor. Var kommer massan från om en lätt neutrin övergår till/i en tyngre? Från hastigheten(kinetisk energi blir massa)? Och om en tung omvandlas till en lätt, ökar den farten då eller vart tar massan vägen? Hur/När omvandlingen sker, är det bekant? /Hur bör jag förklara det för elever?!/
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
Neutrino: Neutrinon är en elementarpartikel, som tillhör gruppen leptoner och saknar elektrisk laddning. Den har halvtaligt spinn och är därför en fermion. Neutrinon har mycket liten massa och är universums mest förekommande partikel.

Neutrinooscillationer är ett fenomen i elementarpartikelfysiken som innebär att neutriner, som kan skapas och detekteras i tre väl definierade skilda slag (aromer) kan ändra karaktär på väg från källa till detektor.

Neutrinooscillationer kan inträffa om elektron-, myon- och tauneutriner har olika massa, vilket innebär att de inte alla kan vara masslösa. I partikelfysikens standardmodell är neutrinerna exakt masslösa. Vittnesbörd om neutrinooscillationer är därför ett tecken på ny fysik bortom Standardmodellen. (Från svenska Wikipedia)

Neutrinoocillation är ett kvantmekaniskt fenomen, och som vanligt när det gäller dessa är det svårt (på en fundamental nivå omöjligt) att förstå, se Neutrino_oscillations . Lite kan man dock förstå relativt enkelt:

De tre aromerna av neutriner är sammansatta av tre neutriner med olika massa (m1, m2 och m3):

|elektron> = e1|m1> + e2|m2> + e3|m3>
|myon> = m1|m1> + m2|m2> + m3|m3>
|tauon> = t1|m1> + t2|m2> + t3|m3>

Massdifferenserna mellan typ 1, 2 och 3 är mycket små - bråkdelar av eV. Energier hos typiska neutriner vi observerar är MeV eller GeV. Men det är den totala energin vi måste bevara - det finns inget som säger att vilomassan skall bevaras. Vi behöver alltså "fuska" med energier av storleksordningen meV när vi har MeV tillgängligt. För att uppfylla bevarandet av energin rör sig de olika egentillstånden (som ju har lite olika massor) med lite olika hastighet.

Det finns en klassisk mekanisk analog till neutrinooscillation: två kopplade pendlar, se Neutrino_oscillations#Classical_analogue_of_neutrino_oscillation .

Det finns andra exempel från kvantmekaniken där två tätt liggande nivåer blandas och förorsakar interferens och att systemet oscillerar mellan två mycket olika tillstånd.

I fråga 125 beskrivs en annan observation som tyder på att neutrinon har en vilomassa som är större än noll.
/Peter E

Nyckelord: kvantmekanik [26]; neutrino [16];

1 http://fof.se/tidning/2015/11/artikel/neutriner#overlay=tidning/2015/11/artikel/neutriner
2 http://www.svt.se/nyheter/vetenskap/nobelpriset-i-fysik-2015

*

Partiklar [17504]

Fråga:
Hej! Neutriner är det gott om och antineutriner också, antar jag. Det innebär att de kan träffas och annihilera, trots att de inte ofta växelverkar. Skulle den strålningsenergin som uppstår vara mätbar? Om ja så: Har den påvisats, mätts och med vad resultat?
/Thomas Å, Knivsta

Svar:
I princip kan de annihilera, men sannolikheten är mycket låg. Effekten har inte observerats. Anledningen till att det är svårt att observera neutrinoannihilation är dels att vilomassan är låg (vilket begränsar sluttillstånden), att de är oladdade (elektroner och positroner binds innan de annihilerar, fråga 16235 ) och att man inte kan fokusera neutrinostrålar.

Se även länk 1.
/Peter E

Nyckelord: annihilation [14]; neutrino [16];

1 http://www.madsci.org/posts/archives/2006-10/1161025690.Ph.r.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [15929]

Fråga:
Hej! Vid betasönderfall bildas en elektronantineutrino, något som alltid redovisas då en neutron sönderfaller. Men när neutroner bildas, t ex vid fusionsprocesser, så redovisas inte att någon neutrin skulle delta för att fusionen skulla vara möjlig. Var kommer den ifrån? (Motsvarar neutrinen de flisor som blir när man klyver ved? De syns inte till vid uppbyggnaden av veden, men är en obligatorisk del vid vedhuggning - för att använda en bild i sammanhanget.)
/Thomas Å, Arlandagymnasiet, Märsta

Svar:
Hej Thomas! Neutriner bildas vid betasönderfall (svaga växelverkan) av en nukleon:

n -> p + e- + vanti

p -> n + e+ + v

Eftersom neutronen är tyngre än protonen går den senare reaktionen bara om energi finns tillgänglig, t.ex. i en atomkärna.

I kärnreaktioner bevaras normalt antalet neutroner och antalet protoner - en neutron kan frigöras, men den fanns redan i kärnan. Första steget i fusion av väte till helium är emellertid svag växelverkan, så där frigörs en neutrino:

p + p -> (2He) -> 2H + e+ + v
/Peter E

Nyckelord: neutrino [16]; kärnreaktion [5];

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14828]

Fråga:
Hej! Jag har två frågor angående betasönderfall.

Fråga 1. Om jag har förstått det hela rätt så är negativt betasönderfall spontant, men är POSITIVT betasönderfall det? Protonens massa är ju mindre än neutronens..

Fråga 2. Neutrinon har ju detekterats, gjordes detta för första gången genom ett omvänt positivt betasönderfall? Jag tänker om man låter en antielektron-neutrino krocka med en proton?
/Sandra D, Östersund

Svar:
Hej Sandra!

1 Ja, du har helt rätt i att en fri proton är lättare än en fri neutron, så sönderfallet proton -> neutron + e+ är omöjligt. I en kärna binds nukleonerna (protonerna/neutronerna) till varandra, och en atomkärna väger mindre än de ingående nukleonerna. Beta+-sönderfall är möjligt om bara moderkärnan väger mer än dotterkärnan. Det är alltså energibalansen för hela kärnan och inte för de individuella nukleonerna som avgör vilket sönderfall man får. Se vidare betasönderfall .

2 Ja, Cowan and Reines neutrinoexperiment i mitten av 50-talet gick ut på att producera en neutron och en positron genom att bombardera protoner med anti-neutriner från en kärnreaktor, se vidare länk 1.
/Peter E

Nyckelord: betasönderfall [14]; neutrino [16];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/cowan.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [14638]

Fråga:
Hej! Vid många partikelsönderfall bildas det ju neutriner. Men vart tar dessa neutriner vägen sedan? De är ju stabila.

Sedan undrar jag också vad det är som skiljer neutrinerna från deras respektive antipartiklar. De har ju samma storlek och varken neutrinerna eller anti-neutrinerna har ju någon elektrisk laddning.
/Gustav K, Västervik

Svar:
Hej Gustav! De fortsätter vandra omkring i universum utom den mycket lilla bråkdel som växelverkar med materia. Man kan tycka att universum då skulle bli fullt med neutriner, men bidraget är mycket mindre än 10-9 av vad som redan finns!

Heliciteten, dvs vilket håll de snurrar åt, är olika för neutriner och antineutriner.

Se mer om neutriner under länkarna nedan.
/Peter E

Nyckelord: neutrino [16];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/particles/neutrino.html#c1
2 http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor, Universum-Solen-Planeterna [14333]

Fråga:
Sannolikheten att neutrinen skall träffa på en elektron eller atomkärna i sin resa genom materia är vad jag förstått så gott som obefintlig, det får mej att tro att det så kallade elektronmolnet måste vara tämligen glest, om man skall tolka uttrycket ”rakt igenom” atomen utan avvikelse. Sedan kan man väl anta att en kollision inträffar då och då utan för oss märkbart resultat. Finns det någon annan känd partikel som har samma förutsättningar att gå igenom materia (atomer) En annan fundering från frågelådans svar. Hur kunde man ”veta” att de 19 detekterade neutrinerna kom från supernova utbrottet, var det riktningen på spåren i detektorn, eller hur gick det till?
/Walter H, Rörö

Svar:
Nej, neutrinon är enligt standardmodellen den enda partikeln som bara växelverkar med den svaga växelverkan.

De 19 neutrinerna från supernovan 1987A kom dels nästan samtidigt och dels från rätt riktning, se nedanstående länkar.

Bilden nedan visar SN1987A några år efter utbrottet, se Type_II_supernova .



/Peter E

Se även fråga 125

Nyckelord: supernova [13]; neutrino [16];

1 http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/astro/sn87a.html#c2
2 http://www-personal.umich.edu/~jcv/imb/imbp4.html

*

Materiens innersta-Atomer-Kärnor [13557]

Fråga:
Jag har en fråga som jag undrar över, och om ni inte vet svaret på den kanske ni vet var jag kan leta efter det?

Frågan handlar om B- (Beta minus) partikelns rörelseenergi. Varför förväntade man sig från i början av 1900-talet att man skulle få vissa bestämda diskreta nivåer när man mätte upp B minus-partikelns rörelseenergi och hur förklarade man senare att man fick kontinuerliga nivåer (energikontinuum)?
/Marie W, Thorildsplans gymnasium, Bandhagen

Svar:
Marie! Man visste att atomkärnorna hade diskreta nivåer. Detta såg man bland annat genom att observera alfapartiklar från sönderfall. Alfapartiklarna kom ut i grupper med bestämda energier, som svarade mot övergångar mellan nivåer med väl definierad energi. Med detta och accepterande av energiprincipen (energi kan varken skapas eller förstöras), borde betapartiklarna också komma ut med diskreta energier om sönderfallet bara involverade en kärna och en elektron.

Ett annat problem var spinnet hos de involverade partiklarna. Titta på den fundamentala processen i betasönderfallet:

n -> p + e

Alla partiklarna har spinn 1/2, men 1/2 och 1/2 kan bara kopplas till 0 eller 1. Det var igen något som inte stämde!

Man hade även problem att förklara rörelsemängden i betasönderfallet - resultanten av rekylkärnans och elektronens rörelsemängd var inte exakt noll.

Till sist förklarade Wolfgang Pauli problemet genom att föreslå att ännu en partikel med spinn 1/2 var involverad i sönderfallet:

n -> p + e + vanti

Neutrinon är oladdad och har mycket liten vilomassa. Med hjälp av denna kunde Enrico Fermi på ett mycket elegant sätt beskriva betasönderfallet och även exakt förklara formen hos betaspektrum som helt enkelt en reflektion av hur många sluttillstånd det fanns för elektronen och neutrinon att ockupera.

Se även artikeln neutrino .
/Peter E

Nyckelord: radioaktivt sönderfall [33]; betasönderfall [14]; neutrino [16];

*

Partiklar [10853]

Fråga:
Jag undrar hur och var neutriner bildas, samt hur man kan uppskatta hur manga det finns i universum?
/jon s

Svar:
Neutriner bildas vid betasönderfall. I solen bildas de flesta neutrinerna i det första steget i proton-protonkedjan:

p + p -----> d + e+ + n

p betyder proton och d deutron. Positronen annihileras enligt:

e+ + e- -----> gg

Det bildas alltså två gamma.

Av neutrinerna från solen åker tusentals miljarder rakt genom dig varje sekund. Du märker inget.

Det bildades säkert neutriner vid Big Bang också, men man tror inte de spelar så stor roll för universum i dag.
/KS

Nyckelord: betasönderfall [14]; neutrino [16];

*

Partiklar [125]

Fråga:
Vilken hastighet färdas neutrinos med? Man har väl länge antagit att de "far fram" med ljusets hastighet. Men har man kunnat mäta neutrinohastigheter? Och hur förhåller det sig med neutrinons vilomassa?
/

Svar:
Du ställer frågor som är centrala i partikelfysiken och som det inte finns något definitivt svar på. Om neutrinons vilomassa = 0 skulle det innebära att de rör sig med ljusets hastighet. Man har faktiskt kunnat mäta neutriners hastighet. Nämligen när man observerade supernovautbrottet år 1987. Stjärnan som fick sitt utbrott är på avståndet ca 180 000 ljusår. Ungefär samtidigt som man såg att stjärnan flammade upp så registrerade man en "skur" (19 st) av neutrinos. Man kunde på detta sätt jämföra fotonernas och neutrinernas hastighet. Trots att de varit på väg i 180 000 år så kommer de fram ungefär samtidigt! Man kunde också jämföra hastigheten hos neutrinos med olika energi. Om vilomassan är exakt = 0 så rör de sig med ljusets hastighet oberoende av energin. Om vilomassan däremot är skilt från 0 så rör sig de med högre energi snabbare. Man har analyserat observationerna från supernovautbrottet, se länk 1, och bestämt en övre gräns för neutrinons massa. Detta tillsammans med andra experiment visar att neutrinons massa måste vara mindre än 5,1 eV dvs mindre än 1/100000 av elektronens massa.

Bilden nedan från länk 1 visar energi (vertikalt) mot ankomsttid (horisontellt) för ett antal neutriner från supenovan från 1987. Man kan med lite god vilja ana en tendens att neutriner med hög energi (dvs hög hastighet) kommer före neutriner med lägre energi.

1995, 2002 och 2015 års Nobelpris i fysik belönade experiment i detta område av fysiken, se The Nobel Prize in Physics - Laureates . Där finner Du utmärkta sammanfattningar av de fysikaliska grunderna.



/GO/lpe

Nyckelord: supernova [13]; neutrino [16];

1 http://cupp.oulu.fi/neutrino/nd-sn.html

*

Ämnesområde
Sök efter
Grundskolan eller gymnasiet?
Nyckelord: (Enda villkor)
Definition: (Enda villkor)
 
 

Om du inte hittar svaret i databasen eller i

Sök i svenska Wikipedia:

- fråga gärna här.

 

 

Frågelådan innehåller 7168 frågor med svar.
Senaste ändringen i databasen gjordes 2017-07-06 14:08:20.


sök | söktips | Veckans fråga | alla 'Veckans fråga' | ämnen | dokumentation | ställ en fråga
till diskussionsfora

 

Creative Commons License

Denna sida från NRCF är licensierad under Creative Commons:
Erkännande-Ickekommersiell-Inga bearbetningar
.