V této úvodní kapitole se pokusíme nastínit některé metodologické aspekty stavby fyziky a jejího začlenění do kontextu ostatní přírodovědy a vědeckého poznání vůbec. Tyto metodologické poznámky mohou být zajímavé např. pro studenty a zájemce nefyzikálních profesí, kteří si chtějí udělat ucelený obraz o fyzikálních aspektech zkoumání přírody.
1. r.
Při přímočarém změření rozdílu hmotností mateřského dceřinného járda hmotnostním spektrometrem energie
Eβmax elektronovým spektrometrem jsou však měřící chyby podstatně větší než hledaná hodnota m0ν.
letech, kdy ukázalo, tok slunečních neutrin asi 3-krát nižší, než očekávalo základě analýzy
termonukleárních následných reakcí nitru Slunce.
V principu hmotnost neutrina m0ν bylo možno stanovit základě zákona zachování energie při b-rozpadu, pokud
bychom znali rozdíl hmotností mateřského dceřinného jádra.let však rozvinuly
rozsáhlé diskuse klidové hmotnosti neutrin: zda neutrino nulovou klidovou hmotnost tedy vlnové povahy -
jako kvantum záření šíří rychlostí světla c), nenulovou, byť velmi malou, klidovou hmotnost m0ν tedy částicí
pohybující pomaleji než světlo).c2. Jedním těchto
připravovaných experimentů KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment), budovaný mezinárodní spolupráci
ve speciální Tritiové labotaroři Karlsruhe.
Klidová hmotnost neutrin
Původní Fermiho teorie předpokládala, klidové hmotnost neutrina nulová. některých nových plánovaných experimentů bude používat plynný radioaktivní zdroj 3H, aby byly co
nejmenší energetické ztráty elektronů spektru. Bude tvořen plynným tritiovým zdrojem, jedním menším "filtračním"
spektrometrem obřím hlavním spektrometrem částic (průměr 10m, délka 23m). Mechanismus oscilací však
může fungovat jen tehdy, když neutrina mají nenulovou klidovou hmotnost (aspoň dva druhy-stavy neutrina).c2 Eβmax)/c2. Detekce takových neutrin mohla být cenným zdrojem informací procesech jiným způsobem
nepozorovatelných. Tento deficit slunečních neutrin dokonce označoval jako
"neutrinový skandál". Další plánovaný nezávislý
experiment nese označení MARE (Microcalorimeter Arrays for Rhenium Experiment), který bude měřit záření β
radionuklidu 187Re, který všech nejnižší energii jen 2,5keV, avšak extrémně dlouhý poločas rozpadu T1/2=4,3.2008 12:13:25]
.RNDr.htm (22 36) [15.
Poslední výsledky měření tvaru spektra tritia speciálních elektrostatických spektrometrech magnetickou
kolimací laboratořích Troicku Mainzu) udávají horní hranici moν<2,3eV. 80. Vojtěch Ullmann: Jaderná radiační fyzika. Změřením maximální energie vylétajících elektronů
Eβmax lze základě zákona zachování energie principu stanovit klidovou hmotnost elektronového neutrina čím těžší
je neutrino, tím méně kinetické energie zbývá elektron klidová hmotnost neutrina pak činí m0ν (∆M. Teprve nedávné době experimenty přiklonily nenulové klidové hmotnosti
neutrin byla totiž prokázána tzv.1986 přišli Mišejev, Smirnov Wolfstein hypotézou, neutrina během svého letu "oscilují"
mezi stavy elektronového, mionového tauonového neutrina, což vede tomu, stávají střídavě viditelnými a
neviditelnými pro tehdejší detektory schopné zaznamenat pouze elektronová neutrina.
analýza bezneutrinového dvojného rozpadu beta tuto hranici měla ještě dále snížit upřesnit. Počátkem 80. oscilace neutrin samovolná přeměna mezi neutriny elektronovými νe, mionovými
νµ taunovými která může nastat jen při jejich nenulové klidové hmotnosti. Vzhledem k
transformaci, kterou nutno použít pro linearizaci spektra při analýze tvaru Fermi-Kurieho spektra zjišťujeme druhou
mocninu hmotnosti neutrina m0ν
2. Měření jsou velmi obtížná, neboť hledáme efekty
mnohem menší než "rozmazání" energie způsobené zpětným rázem jader (podle zákona akce reakce při emisi je
jádro odraženo opačným směrem) tepelným pohybem; měření prováděla teplot blízkých absolutní nule a
zkoumaná β-radioaktivní jádra byla vázána vysokomolekulární látce, aby zpětný ráz převedený celou molekulu
byl malý. Nové plánované experimenty příp.1010
http://astronuklfyzika.10.2 Radioaktivita
při velkém třesku. Tyto diskuse byly podníceny prvními úspěšnými pokusy detekcí neutrin 70.
Počáteční měření, vycházející detailní analýzy tvaru koncové části spojitého spektra záření dávala zpočátku
poměrně vysoké hodnoty moν≈40eV, později však hodnoty snižovaly 5eV, což při měřicích chybách větších než
+
5eV připouštělo nulovou hodnotu.cz/JadRadFyzika2. Lokalizace zdrojů vysokoenergetických neutrin mohla objasnit mechanismus protonové
akcelerace odpovědět tak otázku původu vysokoenergetického kosmického záření. K
energetické analýze záření proto používá linearizace spektra pomocí shora zmíněné transformace Fermi-Kurieův
graf, který případě nulové hmotnosti neutrin koncový úsek lineární protíná energetickou osu bodě maximální
energie případě nenulové hmotnosti neutrina lineární závislosti objeví koncovém úseku malý "zlom",
spektrum klesá rychleji končí (dosáhne nulové hodnoty) poněkud nižší energie Eβmax m0ν.c2 eV).
Nejvhodnějším β-radionuklidem pro tato měření tritium 3H
