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L 'expérience neutrino, Il a dit aussi expérience Cowan Reines nommé d'après les deux scientifiques Clyde Cowan et Frederick Reines qui l'a mis en 1956, Il a confirmé l'existence de "antineutrino, un particule subatomique avec charge électrique rien de très faible masse.

histoire

Dans les années 30, à travers l'étude de désintégration bêta, il était devenu clair qu'il y avait comme une particule avec presque rien de masse et aucune charge électrique qui n'a jamais été observé jusqu'à présent.

Cette preuve est née de l'observation du spectre continu dell 'énergie cinétique et dell 'pouls électrons émis dans la désintégration bêta. Si vous souhaitez conserver la validité conservation de l'énergie, la seule façon parce que le spectre continu pourrait être expliqué est que le long de l'électron émis ont été produits et une troisième particule.

Cette hypothèse a été avancée par Wolfgang Pauli en 1930, et a été longtemps considérée comme spéculative. Il fallait être en mesure de révéler directement l'existence de ces particules hypothétiques de changer de façon permanente l'opinion de la communauté scientifique.

Heureusement, la théorie qui décrit le comportement des particules implique que, en plus de la désintégration bêta, il doit y avoir d'autres réactions d'intensité connues, y compris celles dans lesquelles la particule hypothétique coopère avec un noyau, ce qui entraîne la transformation de l'âme elle-même et l'émission d'un « beta antiparticule (= positons). Une telle réaction, appelée désintégration bêta inverse, a été utilisé avec succès par Reines et Cowan pour détecter la présence de particules plus grandes que l'hypothèse.

Il est significatif que la section transversale de la désintégration bêta inverse, mesurée dans l'expérience, à la fois du même ordre de grandeur que celle prévue par la théorie de Fermi de la désintégration bêta.

La source de particules qui ont utilisé était le réacteur de la centrale nucléaire Savannah River en Caroline du Sud. Ces résultats importants lui ont valu le prix Nobel en 1995 Reines.

Idée expérience

Le antineutrino prédit devrait interagir avec proton (P) par l'intermédiaire de la désintégration bêta inverse pour produire un neutron (N), et positron (et+, le antiparticle)

positron annihile puis avec une émission d'électrons à deux les rayons gamma, qu'ils sont détectables. Le neutron peut être détectée par sa capture d'un noyau approprié, ce qui libère alors un rayon gamma. La coïncidence de ces deux événements -l'annichilazione du positron et la capture neutronica- indiqué les interactions antineutrino avec succès.

La plupart des noyaux d'hydrogène dans les molécules d'eau liées ont un proton en tant que noyau. Ces protons servent de cible pour antineutrinos à partir d'un réacteur. Mais dans le cas des noyaux lourds, avec différents protons et neutrons, le mécanisme d'interaction est plus complexe et ne décrit toujours bien compte tenu des protons qui les rendent des protons libres.

installation expérimentale

La source antineutrino utilisée par Cowan et Reines était un réacteur nucléaire, comme le suggère la division physique de Los Alamos, dirigé par J. M. B. Kellogg[1]. Le débit était de 5 x 1013 neutrinos par seconde et par centimètre carré, beaucoup plus élevé que tout écoulement pouvant être obtenu à partir d'autres sources radioactif.

Les neutrinos alors interagi avec protons dans deux réservoirs d'eau, créant des neutrons et positrons. L'annihilation de positron avec un électron généré alors une paire de rayons gamma. Afin de détecter les rayons gamma, les réservoirs d'eau ont été positionnés à l'intérieur des réservoirs contenant scintillateur liquide. Le matériau scintillateur a produit des éclairs de lumière lorsqu'ils sont frappés par des rayons gamma, et cette lumière a été révélé par les tubes photomultiplicateur.

Cette première expérience ne suffisait pas si décisive, a ensuite été affiné pour améliorer la fiabilité des résultats. Ajout chlorure de cadmium au réservoir d'eau, il est en effet possible de détecter les neutrons. la cadmium Il est un absorbeur très efficace de neutrons et émettent des rayons gamma quand il absorbe un neutron[2].

Le dispositif était tel que le rayon gamma émis par le cadmium serait révélé 5 microsecondes après que les rayons gamma émis par le positron, si elles étaient réellement produites par le neutrino.

résultats

L'expérience préliminaire a été réalisée pour Hanford site, mais il a ensuite été transféré sur le site de Savannah River Caroline du Sud près de Aiken où il y avait un meilleur blindage de rayons cosmiques. L'expérience a été situé à 11 mètres du réacteur et 12 mètres sous terre.

Ils ont été utilisés deux réservoirs pour un total d'environ 200 litres d'eau et environ 40 kg de CdCl2 dissous. Les réservoirs d'eau ont été placés entre les trois couches de scintillateurs qui contenaient des tubes photomultiplicateurs 127 mm.

Après des mois de prise de données, ils avaient accumulé des données pendant environ trois heures par les neutrinos. Pour être absolument certain qu'il avait révélé les événements neutrino mis le réacteur afin de vérifier qu'il y avait une différence dans le nombre d'événements détectés.

La de la section transversale mentionnée ci-dessus pour la réaction est d'environ 6 × 10-44 cm2 et la section transversale mesurée est de 6,3 × 10-44 cm2. Leurs résultats ont été publiés le 20 Juillet 1956 en science[3].

Clyde Cowan est mort en 1974; en 1995, il a reçu le Prix ​​Nobel de physique à Frederick Reines pour ses travaux sur la physique du neutrino[4].

notes

  1. ^ Des expériences-Cowan. Reines La détection de la Poltergeist, permalink.lanl.gov.
  2. ^ ScienzaPerTutti, 4. La découverte du neutrino, sur scienzapertutti.lnf.infn.it. Récupéré le 3 Mars, 2017.
  3. ^ (FR) C. L. Cowan, F. Reines et F. B. Harrison, La détection du neutrino libre: une confirmation, en science, vol. 124, nº 3212, le 20 Juillet 1956, pp. 103-104, DOI:10.1126 / science.124.3212.103. Récupéré le 21 Novembre, 2016.
  4. ^ Le prix Nobel de physique 1995, sur www.nobelprize.org. Récupéré le 21 Novembre, 2016.

Articles connexes

  • neutrino
  • Clyde Cowan
  • Frederick Reines