毎日1秒ごとに、何兆もの素粒子に何兆もの衝撃を受け、宇宙の深みから降り注いでいます。彼らは宇宙のハリケーンの力であなたを吹き飛ばし、ほぼ光速で爆破します。彼らは昼夜を問わず、空中からやって来ます。それらは地球の磁場とバターのように私たちの保護大気に浸透します。
それでも、頭のてっぺんの髪の毛は波打っていません。
どうしたの？
少し中立的なもの
これらの小さな小さな弾丸はニュートリノと呼ばれ、1934年に素晴らしい物理学者エンリコフェルミによって造られた用語です。その言葉は「少し中立的なもの」を意味する漠然としたイタリア語であり、それらの存在は非常に奇妙な核反応を説明するために仮定されました。
時々、要素が少し…不安定に感じます。そして、彼らがあまりにも長い間放置されている場合、それらはばらばらになり、周期表で少し軽いものに別のものに変身します。さらに、小さな電子が飛び出します。しかし、1920年代には、これらの崩壊を注意深く詳細に観察すると、微妙な不一致が見つかりました。プロセスの開始時の総エネルギーは、出てくるエネルギーよりもわずかに大きかった。数学はうまくいかなかった。奇数。
それで、何人かの物理学者は布全体から真新しい粒子を作り出しました。失われたエネルギーを運び去るための何か。小さなもの、軽いもの、無料のもの。気づかれずに検出器をすり抜ける可能性があるもの。
少し中立的なもの。ニュートリノ。
彼らの存在を確認するのにさらに数十年かかりました-それは彼らがどれほど滑りやすく、機知に富んでいて卑劣なことです。しかし、1956年に、ニュートリノは既知の測定され確認された粒子の成長するファミリーに加わりました。
そして、物事は奇妙になりました。
好きな味
問題は、ミューオンの発見から始まりました。ミューオンの発見は、ニュートリノのアイデアが台頭し始めたのとほぼ同時に1930年代に発生しました。ミュー粒子はほとんど電子のようです。同じ料金。同じスピン。しかし、1つの重要な点で異なります。重く、兄弟の電子より200倍以上重いです。
ミュー粒子は、独自の特定の種類の反応に参加しますが、長く続く傾向はありません。それらの印象的な大きさのために、それらは非常に不安定であり、より小さなビットのシャワーに急速に減衰します（ここで「すぐに」とは、1〜2秒以内を意味します）。
それですべてうまくいくので、ミュオンがニュートリノのストーリーに登場するのはなぜでしょうか。
物理学者たちは、ニュートリノの存在を示唆する崩壊反応には常に電子が飛び出し、ミュー粒子はないことに気づきました。他の反応では、ミューオンが飛び出し、電子は飛び出しません。これらの発見を説明するために、彼らはニュートリノは常にこれらの崩壊反応で電子と一致する（そして他の種類のニュートリノではない）と推論した。に優しいニュートリノはミュオン事象からの観測を説明することができないでしょう。
そして狩りは続いた。そして。そして。物理学者がついに第2の種類のニュートリノをロックするようになったのは1962年まででした。もともとは「ニュートレット」と呼ばれていましたが、ミューオンとの反応で常にペアになるため、ミューオンニュートリノと呼ぶ方式がより合理的なヘッドに普及しました。
タオの道
さて、2つのニュートリノが確認されました。自然にはもっと準備ができていましたか？ 1975年、スタンフォードリニアアクセラレータセンターの研究者たちは、単調なデータの山々を勇敢にふるいにかけて、軽快な電子と重いミューオンのさらに重い兄弟の存在を明らかにしました。 。それは大きな粒子です！
ですから、すぐに質問は次のようになりました。3つの粒子のファミリー、電子、ミュー粒子、タウがある場合、この新しく発見された生き物と対になる3つ目のニュートリノが存在する可能性はありますか？
多分そうでないかもしれません。たぶん2つのニュートリノがあるだけです。多分4つあります。たぶん17。自然は以前に私たちの期待を正確に満たしていないので、今始める理由はない。
物理学者たちは、何十年にもわたって多くの陰惨な詳細を飛ばして、3つ目のニュートリノが存在するはずのさまざまな実験と観測結果を使用して自分たちを納得させました。しかし、2000年に、Fermilabで特別に設計された実験（ユーモラスにDONUT実験と呼ばれ、NUタウの直接観測のためのものであり、私はそれを構成していません）がついに2000年にようやく実現しました検出を正しく主張するのに十分な確認済みの目撃。
幽霊を追いかける
では、なぜニュートリノをそれほど重視するのでしょうか？なぜ第二次世界大戦前から近代まで70年以上にわたって彼らを追い続けてきたのでしょうか。何世代の科学者がこれらの小さな中立的な科学者に魅了されたのですか？
その理由は、ニュートリノは私たちの期待を超えて生き続けているからです。長い間、私たちはそれらが存在するかどうかさえ確信していませんでした。長い間、実験はそれらが質量を持たなければならないことをうんざりして発見するまで、それらは完全に質量がないと確信していました。正確に「どれだけ」が現代の問題のままです。そして、ニュートリノは、移動するにつれて性格を変えるというこの厄介な癖を持っています。そうです、ニュートリノが飛行中、3つのフレーバー間でマスクを切り替えることができます。
通常の相互作用に参加しない追加のニュートリノがまだそこにあるかもしれません-物理学者が熱心に探している無菌ニュートリノとして知られているもの。
言い換えれば、ニュートリノは物理学について私たちが知っているすべてのものに絶えず挑戦しています。そして、過去と未来の両方で必要なことが1つある場合、それは良い課題です。
ポール・M・サッター の天体物理学者です オハイオ州立大学、 たくさんの 宇宙飛行士に聞く そして 宇宙ラジオ、作者 宇宙でのあなたの場所.
