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中微子振荡

中微子振荡Neutrino oscillation)是一个量子力学现象,是指中微子在生成时所伴随的轻子(包括电子、渺子、τ子)味可在之后转化成不同的味,而被测量出改变。当中微子在空间中传播时,测到中微子带有某个味的概率呈现周期性变化。

理论物理学家布鲁诺·庞蒂科夫最先于1957年提出此猜想。尔后一连串的各种实验皆观察到此一现象。中微子振荡也是长期未解决的太阳中微子问题的解答。

中微子振荡无论对理论物理还是实验物理而言都是相当重要的。因为这意味着中微子具有非零的静质量,这与原始版本的粒子物理标准模型不相吻合。

由于发现了中微子振荡现象存在的证明,并取得中微子质量数据,日本超级神冈探测器的梶田隆章以及加拿大萨德伯里中微子观测站的阿瑟·麦克唐纳两人获颁2015年诺贝尔物理学奖。

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中微子
历史泡利的假设1930年,奥地利物理学家沃尔夫冈·鲍利为了解释β衰变中能量、动量以及自旋角动量守恒而提出了中微子假说。与尼尔斯·玻尔从统计角度上给出的解释不同,他认为在衰变过程中伴随着电子,还会产生一种当时尚未发现的一种电中性的粒子。他当时将这种粒子称为“中子”。玻尔非常反对这种解释并且准备承认β衰变中能量、动量以及自旋角动量并不守恒。1932年,詹姆斯·查德威克发现了一种具有较大质量的核子,并也将其命名为中子。这让这两种性质殊异的粒子具有了相同的名字。这种情形让泡利不得不重新为他所构想的粒子命名。“中微子”这个术语是经由恩里科·费米和泡利本人在1932年7月于巴黎举行的一次会议以及1933年10月举行的索尔维会议上提出的倡议而被国际科学界接受的。这一术语最初是由爱德华多·阿马尔迪(英语:EdoardoAmaldi)在一次与费米的对话中半开玩笑式地引入的。然而,直到1933年仍没有足够证据...
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中微子振荡
实验观测科学家应用各种不同的探测器技术对各能量级的中微子进行测量,如今各种来源的中微子振荡已被多方面的实验收集的大量证据所证实。太阳中微子振荡在以美国科学家雷蒙德·戴维斯领导的Homestake实验(英语:Homestakeexperiment)中,发现观测到的中微子流量与标准太阳模型预测的不符(太阳中微子问题)。这是实验中人们第一次观测到和中微子振荡有关的现象。随后,更多基于使用放射性元素和水切连科夫辐射探测器的实验证实了同样的现象。直到2001年加拿大萨德伯里中微子天文台的测量结果发表,人们才能够充分的证实这数量上的不符是由中微子振荡引起的。太阳中微子的能量及一般在20兆电子伏以下,传播距离为太阳和地球之间的距离。在5兆电子伏以上,太阳中微子的振荡通过在太阳体内的振荡而产生MSW作用,这与下文中将会提到的真空振荡是两个不同的过程。大气层中微子振荡早期IMB,MACRO和日本的神冈探测器
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μ中微子
发现1962年时,利昂·莱德曼、梅尔文·施瓦茨和杰克·施泰因贝格尔通过首次检测μ中微子的相互作用观察到不止一种中微子。这项成果使他们获得了诺贝尔物理学奖。参见PMNS矩阵扩展资料LeonM.Lederman.ObservationsinParticlePhysicsfromTwoNeutrinostotheStandardModel(PDF).NobelLectures.TheNobelFoundation.1988[2010-02-11].MelvinSchwartz.TheFirstHighEnergyNeutrinoExperiment(PDF).NobelLectures.TheNobelFoundation.1988[2010-02-11].JackSteinberger.ExperimentswithHigh-EnergyNeutrinoBeams(PDF).NobelLect...
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τ中微子
发现τ中微子是标准模型中最后发现的轻子和最近发现的粒子。费米实验室在20世纪90年代启动的DONUT实验(英语:DirectObservationoftheNuTau)专门为了检测τ中微子。这些努力终于取得了成功,DONUT协作项目在2000年7月宣布了τ中微子的发现。τ中微子是最后第二种被发现的标准模型所预测的粒子,最后一种是已初步确认存在的希格斯玻色子。相互作用DONUT实验已经分析了核靶上203种中微子的相互作用。2001年,来自美国、日本等国的科学家发表论文称,通过衰变研究发现了τ中微子的相互作用,该结果与标准模型的预测相同。参见PMNS矩阵
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振荡
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