Comment pouvez-vous faire la différence entre un neutrino électronique, un neutrino tau et un neutrino muon si tous les neutrinos ont 0 charge et 0 masse?


Réponse 1:

J'avais un conférencier qui a travaillé sur SNO (Sudbury Neutrino Observatory), l'une des collaborations des équipes qui ont remporté le prix Nobel l'année dernière - avec le détecteur japonais Super-Kamiokande, donc j'en sais un peu plus à ce sujet.

Les différents types de neutrinos ont tous des résultats de collision légèrement différents. Nous profitons également de la «conservation de la saveur du lepton» - un neutrino électronique ne peut produire qu'un autre membre de la famille des électrons, puis uniquement des paires réelles / anti d'autres familles.

Par exemple, considérons la réaction du courant chargé - un neutrino électronique produit un électron, le neutrino muon produit un muon et ainsi de suite.

Cela signifie que puisque les neutrinos solaires ont une énergie inférieure à la masse restante des muons ou des tauons, seuls les neutrinos électroniques peuvent avoir subi l'interaction du courant chargé. Par conséquent, si vous voyez des preuves d'une interaction de courant chargé - vous savez que cela doit être dû à un neutrino électronique, car alors que les autres peuvent subir ce processus, les neutrinos solaires n'ont pas assez d'énergie pour!

Cela exploite donc les différences entre les familles, pas les neutrinos eux-mêmes.

Il existe quelques autres méthodes - je me souviens d'un diagramme avec différents modèles de collision élastique, donc j'imagine qu'il y a une section transversale de collision légèrement différente pour certaines choses - mais vous obtenez l'image générale.

Je suis d'accord, c'est une entreprise délicate d'essayer de distinguer les neutrinos - et c'est pourquoi ils ont dû construire des détecteurs aussi massifs pour même commencer à avoir l'espoir de le faire! Je ne suis pas surpris que votre professeur de physique ne le sache pas - c'est une connaissance assez spécialisée.


Réponse 2:

Il existe deux types d'événements de base dans les détecteurs de neutrinos à haute énergie (comme IceCube, Antares, et cetera).

Les événements de courant neutre se produisent lorsque le neutrino entrant impacte un noyau et le sépare. Les pions finissent par être produits, et une fois qu'ils se désintègrent, vous obtenez beaucoup si la lumière est déversée sur une courte distance. Le détecteur voit cela comme un événement à peu près sphérique. Cette topologie d'événement est fondamentalement identique entre les saveurs, donc on ne peut vraiment pas le dire.

Dans les événements où le neutrino est converti en son lepton partenaire, il y a toujours un impact initial sur le noyau, avec une topologie d'événement sphérique similaire, mais puisque le lepton sortant est chargé, vous obtenez un rayonnement cherenkov le long de son chemin.

Les électrons sont stables, mais parce qu'ils sont le lepton le plus léger, ils perdent rapidement toute leur énergie (pensez à une moto qui roule dans le sable). Les électrons déversent toute leur énergie dans le détecteur, vous obtenez donc d'excellentes mesures d'énergie, mais comme l'élection se déplace sur une distance inférieure à l'espacement entre les détecteurs de lumière, vous obtenez des mesures de direction terribles.

Les muons sont assez lourds pour labourer tout le matériau, mais ne durent que très longtemps avant de se décomposer. Ils quittent une longue piste avant de sortir du détecteur. En règle générale, la décroissance et la production initiale ne sont pas observées. Les muons donnent une bonne direction, mais de mauvaises mesures d'énergie parce que vous ne savez pas combien d'énergie a été déposée avant son entrée ou jusqu'à quelle distance elle a voyagé après avoir quitté le détecteur.

Pour le taus, vous avez l'impact initial sur le noyau, une courte piste avant la décroissance du tau, puis la décroissance. Si vous avez la chance d'attraper ce type d'événement, cela s'appelle un «double coup». Il y a de l'espoir que ces événements donneraient une meilleure direction que les électrons et de meilleures mesures d'énergie que les muons. Mais ils sont plus rares et plus difficiles à trouver.

Il s'agit d'événements «à courant chargé» et ils ont produit des topologies d'événement distinctes. Il convient de noter que les détecteurs de neutrinos ne sont pas capables de distinguer les neutrinos des antineutrinos.


Réponse 3:

Il existe deux types d'événements de base dans les détecteurs de neutrinos à haute énergie (comme IceCube, Antares, et cetera).

Les événements de courant neutre se produisent lorsque le neutrino entrant impacte un noyau et le sépare. Les pions finissent par être produits, et une fois qu'ils se désintègrent, vous obtenez beaucoup si la lumière est déversée sur une courte distance. Le détecteur voit cela comme un événement à peu près sphérique. Cette topologie d'événement est fondamentalement identique entre les saveurs, donc on ne peut vraiment pas le dire.

Dans les événements où le neutrino est converti en son lepton partenaire, il y a toujours un impact initial sur le noyau, avec une topologie d'événement sphérique similaire, mais puisque le lepton sortant est chargé, vous obtenez un rayonnement cherenkov le long de son chemin.

Les électrons sont stables, mais parce qu'ils sont le lepton le plus léger, ils perdent rapidement toute leur énergie (pensez à une moto qui roule dans le sable). Les électrons déversent toute leur énergie dans le détecteur, vous obtenez donc d'excellentes mesures d'énergie, mais comme l'élection se déplace sur une distance inférieure à l'espacement entre les détecteurs de lumière, vous obtenez des mesures de direction terribles.

Les muons sont assez lourds pour labourer tout le matériau, mais ne durent que très longtemps avant de se décomposer. Ils quittent une longue piste avant de sortir du détecteur. En règle générale, la décroissance et la production initiale ne sont pas observées. Les muons donnent une bonne direction, mais de mauvaises mesures d'énergie parce que vous ne savez pas combien d'énergie a été déposée avant son entrée ou jusqu'à quelle distance elle a voyagé après avoir quitté le détecteur.

Pour le taus, vous avez l'impact initial sur le noyau, une courte piste avant la décroissance du tau, puis la décroissance. Si vous avez la chance d'attraper ce type d'événement, cela s'appelle un «double coup». Il y a de l'espoir que ces événements donneraient une meilleure direction que les électrons et de meilleures mesures d'énergie que les muons. Mais ils sont plus rares et plus difficiles à trouver.

Il s'agit d'événements «à courant chargé» et ils ont produit des topologies d'événement distinctes. Il convient de noter que les détecteurs de neutrinos ne sont pas capables de distinguer les neutrinos des antineutrinos.