νετρίνο

Στοιχειώδες σωματίδιο με μηδενικό φορτίο και μάζα. Ανήκουν στην κατηγορία των λεπτονίων μαζί με το ηλεκτρόνιο, το μιόνιο, το σωματίδιο τ και αντισωμάτια αυτών. Τα ν. ανήκουν επίσης σε μια ευρύτερη ομάδα, αυτή των φερμιονίων τα οποία υπακούουν στη στατιστική των Φέρμι-Ντιράκ καθώς και στη απαγορευτική αρχή του Πάουλι. Από το 1914 ο Τσάντγουικ και ο Γκάιγκερ, μελετώντας τα φάσματα της β διάσπασης των πυρήνων, τα οποία εκπέμπονται από διάφορες ραδιενεργές ουσίες, παρατήρησαν ότι τα ηλεκτρόνια (τα σωματίδια β^- δεν είναι άλλο από ηλεκτρόνια) έχουν μεταβαλλόμενη ενέργεια από μηδέν ως ένα μέγιστο, ανάλογα με την ουσία που τα εκπέμπει. Η πειραματική αυτή διαπίστωση δεν είχε προηγούμενο· πράγματι, ενώ οι ακτίνες γ και α έχουν πάντοτε ορισμένη ενέργεια (ίση με εκείνη που χάνει ο πυρήνας που διασπάται) με τις ακτίνες β φαίνεται να εκπέμπονται έχοντας συνεχές φάσμα ενεργειών. Ο Νιλς Μπορ υπογράμμισε ότι οι πειραματικές αυτές παρατηρήσεις του φαινομένου της εκπομπής ηλεκτρονίων από τον πυρήνα θα έπρεπε να οδηγήσουν στην άρνηση της απόλυτης ισχύος της αρχής της διατήρησης της ενέργειας και της ορμής, καθώς σύμφωνα με αυτές θα έπρεπε να είχαμε μοναδική τιμή ταχύτητας για το σωμάτιο β. Αντίθετα, ο Βόλφγκανγκ Πάουλι διατύπωσε τη θεωρία - που τώρα αποδεικνύεται από πολλά πειραματικά δεδομένα - ότι μαζί με το ηλεκτρόνιο εκπέμπεται πάντοτε ένα σωματίδιο, το οποίο, αν και διαφεύγει από την παρατήρηση αφού δεν προκαλεί ορατά φαινόμενα κατά τη διέλευσή του μέσα από την ύλη, περιέχει παρόλα αυτά την ενέργεια και την ορμή που απαιτούνται για την ισορροπία: το νετρίνο. Σε μια μνημειώδη παράδοσή του ο Φέρμι ανακεφαλαίωσε την κατάσταση, λέγοντας ότι για να σωθούν οι βάσεις της φυσικής, οι επιστήμονες είχαν ανάγκη ενός μικρού ουδέτερου σωματιδίου (ιταλικά neutrino, από όπου προέρχεται και η ονομασία του σωματιδίου αυτού). Στο ν. αποδίδεται ο κβαντικός αριθμός του σπιν με απόλυτη τιμή 1/2, και είναι δυνατόν, με βάση τις παρατηρήσεις, να τεθούν ανώτατα όρια σε ό,τι αφορά τη μάζα του (2/5.000 φορές μικρότερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου). Παρ’ όλα αυτά, μέχρι εδώ πρόκειται πάντοτε για ιδιότητες που αφορούν υποθετικά σωματίδια. Πράγματι, τεράστιες δυσκολίες συναντώνται στη διαπίστωση της ύπαρξης ενός σωματιδίου χωρίς μάζα, χωρίς ηλεκτρικό φορτίο, χωρίς μαγνητική ροπή, το οποίο επομένως πολύ δύσκολα αλληλεπιδρά με τα άλλα σωματίδια από τα οποία αποτελείται η ύλη, ενώ δεν απορροφάται σχεδόν καθόλου (απαιτείται ένα πάχος ύδατος εκατοντάδων ετών φωτός για τη διχοτόμηση μιας δέσμης ν.). Μόνο μετά την κατασκευή των πυρηνικών αντιδραστήρων επιτεύχθηκαν δέσμες ν. ικανής έντασης, ώστε να παρατηρηθούν φαινόμενα προκαλούμενα από την απορρόφηση τους εκ μέρους μικροσκοπικών σωματιδίων. Το 1955 ο Φρεντ Ρέινες και ο Κλόιντ Κάουαν, στο Λος Άλαμος, πέτυχαν μια απόδειξη της ύπαρξης των ν., με την παρατήρηση της μετάπτωσης β του πρωτονίου. Ένα ελεύθερο πρωτόνιο, επειδή έχει μάζα μικρότερη του νετρονίου, δεν έχει ενέργεια αρκετή για να διασπαστεί σε ένα ηλεκτρόνιο και ένα νετρόνιο· αυτό μπορεί να γίνει μόνο αν το πρωτόνιο απορροφήσει προηγούμενα ένα ν., το οποίο του προσδίδει την απαιτουμένη ενέργεια και το σπιν. Εκτός από το ν. που συνδέεται με τη β^- διάσπαση, υπάρχουν και άλλα δύο που συνδέονται με τη διάσπαση των ασταθών σωματιδίων τ και των μιονίων. Τα ν. διαφέρουν από τα υπόλοιπα φορτισμένα λεπτόνια καθώς δεν συμμετέχουν σε ηλεκτρομαγνητικές αλληλεπιδράσεις με άλλα σωματίδια, παρά μονάχα σε ασθενείς. Πειράματα ανίχνευσης με ν. Πειράματα τα οποία πραγματοποιούνται κατά τη διάρκεια των πυρηνικών αντιδράσεων που απελευθερώνουν ενέργεια στα κέντρα των αστέρων. Η αλληλεπίδραση του ν. με άλλα σωμάτια έχει πάρα πολύ μικρή πιθανότητα να συμβεί και γι’ αυτό όλα σχεδόν τα ν. μπορούν να απομακρυνθούν από τον αστέρα και να συνεχίζουν τη διαδρομή τους ανενόχλητα στο διάστημα. Τα ν. αυτά μπορούν να δώσουν σημαντικές πληροφορίες για την κατάσταση που επικρατεί στους πυρήνες των αστέρων. Ένα από τα σημαντικότερα ερευνητικά προγράμματα που αφορούν στην ανίχνευση κοσμικών ν., είναι το ΝESTOR, στο οποίο μάλιστα υπάρχει σημαντική ελληνική συμμετοχή από το Πανεπιστήμιο Αθηνών. Σκοπός του είναι η κατασκευή και εγκατάσταση μιας ανιχνευτικής συσκευής ν. σε πολύ μεγάλο βάθος (4500 μ.), στα ανοιχτά της Πύλου. Η ανίχνευση των ν. γίνεται έμμεσα μέσω της ακτινοβολίας που εκπέμπουν κάποια άλλα στοιχειώδη σωμάτια, τα μιόνια. Επειδή τα μιόνια παράγονται από ν. αλλά και από την επίδραση της κοσμικής ακτινοβολίας στη γήινη ατμόσφαιρα, απαιτείται η βύθιση του ανιχνευτικού συστήματος ώστε να μετρά μονάχα τα μιόνια που προέρχονται από ν. Θάλαμος σπινθηροβολισμού για την εμφάνιση των νετρίνων. Ένα νετρίνο συλλαμβάνεται από ένα πρωτόνιο, που μετατρέπεται σε ένα νετρόνιο και σε ένα ποζιτρόνιο. Το ποζιτρόνιο συναντά αμέσως ένα ηλεκτρόνιο (υπάρχουν πάρα πολλά ελεύθερα στη διάλυση) και εκμηδενίζεται, δημιουργώντας δύο κβάντα γ, τα οποία προκαλούν έναν σπινθηροβολισμό στο στρώμα Α και ένα στο στρώμα Γ. Η ολική ενέργεια των δύο κβάντα γ είναι περίπου ένα εκατομμύριο eV. Το νετρόνιο πλανάται στο υγρό και μειώνει την ταχύτητα του, έως ότου συλληφθεί, ύστερα από ένα μακρύ σχετικά χρονικό διάστημα (5-10 εκατομμυριοστά του δευτερόλεπτου) από έναν πυρήνα καδμίου, στοιχείου που έχει έκδηλη συγγένεια προς τα αργά νετρόνια. Η σύλληψη του νετρονίου έχει ως αποτέλεσμα τη γένεση τριών κβάντα γ, που προκαλούν σπινθηροβολισμούς στα στρώματα Α και C. Οι σπινθηροβολισμοί συλλαμβάνονται και ενισχύονται από φωτοπολλαπλασιαστές και έπειτα καταγράφονται από ειδικά ηλεκτρονικά όργανα.

* * *

το

(πυρην.-φυσ.) ουδέτερο ηλεκτρικώς υποατομικό σωματίδιο τής κατηγορίας τών λεπτονίων με μηδενική ή ελάχιστη μάζα.

[ΕΤΥΜΟΛ. Μεταφορά στην ελλ. ξεν. όρου, πρβλ. αγγλ. neutrino < ιταλ. neutrino < ιταλ. neutrone «νετρόνιο» (πιθ. < αγγλ. neutron) + υποκορ. κατάλ. -ino].