neutriino

Selite Neutriinot ovat alkeishiukkasia, joilla ei ole sähkövarausta ja joita on aikaisemmin pidetty massattomina. Nykyisin arvellaan, että niillä saattaa olla hyvin pieni lepomassa.

Neutriinoja syntyi alkuräjähdyksessä, ja lisää muodostuu tähtien sisällä tapahtuvissa ydinreaktioissa ja supernovaräjähdyksissä. Neutriinot vaikuttavat muun aineen kanssa vain heikon ydinvoiman välityksellä, ja siksi vuorovaikutus on erittäin heikkoa. Tähtien sisältä ne etenevät suoraan pinnalle ja edelleen poispäin valon nopeudella.

Neutriinojen vähäisten vuorovaikutusten vuoksi niiden havaitseminen on vaikeaa. Ensimmäinen käyttökelpoinen metelmä on radiokemiallinen menetelmä. Havaintoaineena voidaan käyttää esimerkiksi tetrakloorieteeniä (C₂Cl₄). Neutriinon osuessa klooriatomiin tämä muuttuu argoniksi ja vapauttaa elektronin:

³⁷Cl + neutriino -> ³⁷Ar + e^-

Syntynyt argon on radioaktiivinen, joten se voidaan havaita. Tähän perustuu Homestaken kaivoksessa Etelä-Dakotassa 1967 toimintansa aloittanut ilmaisin.

Kloorin ohella voidaan neutriinojen havaitsemiseksi käyttää myös litiumia ja galliumia. Ensimmäiset galliumilmaisimet ovat olleet toiminnassa Neuvostoliitossa/Venäjällä ja Italiassa 1980-luvun lopulta. Venäläisessä SAGE- ja italialaisessa GALLEX-ilmaisimessa gellium muuttuu neutriinoiden vaikutuksesta germaniumiksi. Näillä voidaan havaita jo Auringon tyypillisissä ydinreaktioissa (pp-ketjussa) syntyviä neutriinoita.

Toinen menetelmä perustuu neutriinojen erittäin puhtaassa vedessä aiheuttamaan Cerenkov-säteilyyn. Syntyvät valon välähdykset rekisteröidään valomonistimilla, ja näin saadaan selville myös säteilyn tulosuunta. Tätä tyyppiä edustaa mm. japanilainen Kamiokande.

Ontariossa sijaitsevan Sudbury Neutrino Observatoryn (SNO) ilmaisin sisältää raskasta vettä, ja se pystyy havaitsemaan kaikkia neutriinotyyppejä. Kokeesta saadaan toivottavasti lähiaikoina tuloksia, jotka auttavat ratkaisemaan Auringon neutriino-ongelman.

Neutriinoilmaisimet sijoitetaan esimerkiksi kaivoksiin syvälle maan alle suojaan kosmisesta säteilystä syntyvältä sekundäärisäteilyltä.

Ilmaisimet ovat havainneet neutriinoja Auringosta ja Suuren Magellanin pilven supernovasta 1987. Japanilainen ja amerikkalainen ilmaisin havaitsivat yhteensä 19 supernovasta lähetnyttä neutriinoa. Vaikka neutriinot olivat matkanneet 170 000 vuotta, ne saapuivat perille muutaman sekunnin sisällä. Jos neutriinoilla olisi selvästi nollaa suurempi massa, ne liikkuisivat valoa hitaammin ja eri nopeuksilla. Havainnot tarkoittavat siten, että massan täytyy olla todella vähäinen.

Neutriino on sähkövaraukseton alkeishiukkanen, jota pidettiin yleisesti myös massattomana.

Tietyissä hajoamisreaktioissa syntyvien hiukkasten yhteenlaskettu energia näytti vaihtelevan, mikä on vastoin energian säilymislakia. Ongelman ratkaisi Wolfgang Pauli yhdessä Enrico Fermin kanssa keksimällä neutriinon, joka kuljettaa pois ylimääräisen energian.

Neutriinoja on itse asiassa useampaa lajia. Elektronin lisäksi myös raskaampiin leptoneihin liittyy oma neutriinonsa.

Vaikka lävitsemme kulkee koko ajan suunnattomia määriä neutriinoja, niitä on erittäin vaikea havaita, sillä ne vuorovaikuttavat vain hyvin heikosti muun aineen kanssa. Avaruudesta tulevien neutriinojen havaitsemiseen käytetään suuria säiliöitä, joissa olevassa aineessa neutriinot aiheuttavat kemiallisia muutoksia.

Neutriinon heikon vuorovaikutuksen takia sen massan mittaaminen on tavattoman vaikeaa. Mikäli sillä todella on massaa, sillä saattaa neutriinojen suuren määrän vuoksi olla huomattava vaikutus maailmankaikkeuden kokonaistiheyteen. Uusimpien neutriinoilmaisimilla tehtyjen havaintojen mukaan neutriinon massa näyttää olevan nollaa suurempi, mikä sopii yhteen sen kanssa, että neutriinot voivat muuttua toisentyyppisiksi.

Maailmankaikkeuden alkuräjähdyksessä syntyi suunnaton määrä neutriinoita, joiden kohtalona on sen jälkeen ollut matkata avaruuden halki tekemättä juuri mitään. Lisää neutriinoita syntyy koko ajan tähtien ydinreaktioissa, ja Auringosta niitä tulee suuria määriä, mutta vain muutama niistä pystytään havaitsemaan. Joka tapauksessa neutriinoja havaitaan vähemmän kuin teorioiden mukaan pitäisi. Mahdollinen selitys on neutriinoiden muuttuminen sellaisiksi, joita ei ole vielä pystytty havaitsemaan.

Supernovaräjähdyksissä vapautuu suuri määrä neutriinoja. Niistä tehdyt havainnot vastaavat suunnilleen ennusteita.

Erikieliset vastineet

neutrino

englanti (English)

Käytetyt lähteet

Zubenelgenubi

Alaviitteet

Lähdeviittaus tähän sivuun:
Tieteen termipankki 23.4.2024: Tähtitiede:neutriino. (Tarkka osoite: https://tieteentermipankki.fi/wiki/Tähtitiede:neutriino.)

Siirry tarkastelemaan sivun muokkaushistoriaa →