Visa källa för Neutrino

[[Fil:FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg|miniatyr|Den första observationen av en neutrino i en [[bubbelkammare]] (1970). En neutrino kommer från höger, träffar en proton, och tre laddade partiklar lämnar spår. En [[myon]] uppstår och lämnar det långa spåret till det övre vänstra hörnet; protonen lämnar det korta spåret snett uppåt; det tredje spåret är en [[pimeson]] som skapats i kollisionen.]]
'''Neutrinon''' är en [[elementarpartikel]] som tillhör familjen [[lepton]]er och saknar [[elektrisk laddning]]. Den har halvtaligt [[spinn]] {{nowrap|(<math>\begin{matrix}\frac{1}{2}\hbar\end{matrix}</math>)}} och är därför även en [[fermion]]. Neutrinon är [[universum]]s mest (i antal) förekommande partikel. Neutrinon påvisades experimentellt 1956, vilket senare gav de amerikanska fysikerna Martin L. Perl och Frederick Reines nobelpriset i fysik 1995.

== Historik ==
Neutrinon förutsades teoretiskt [[1931]] av [[Wolfgang Pauli]] som en hypotetisk partikel, som måste skapas i [[betasönderfall]] för att bevara energi och [[rörelsemängd]]. Neutrinon påvisades experimentellt [[1956]], vilket gav de amerikanska fysikerna [[Martin L. Perl]] och [[Frederick Reines]] [[nobelpriset i fysik]] [[1995]]. Namnet ''neutrino'' föreslogs av [[Edoardo Amaldi]] i samtal med [[Enrico Fermi]] som ett skämtsamt [[diminutiv]] av det italienska ordet ''neutrone'' - och betyder alltså ungefär "lill-neutron".

== Förekomst och ursprung ==
Neutriner förekommer till exempel i neutrinostrålningen från [[kärnreaktion]]erna i [[solen]] och i [[kosmisk strålning]]. De skapas också i vanligt [[betasönderfall]], där en [[neutron]] sönderfaller till en [[proton]], en [[elektron]] och en antielektronneutrino. Energin hos dessa neutriner varierar från källor som bakgrundsstrålningens på 100 μeV, solens runt 100 keV, naturligt [[Radioaktivt sönderfall|radioaktiva sönderfalls]] på 1 MeV, [[Supernova|supernovors]] och [[kärnreaktor]]ers runt 10 MeV, till [[kosmisk strålning]]s i atmosfären och [[Aktiv galaxkärna|aktiva galaxkärnors]] och [[supernovarest]]ers uppåt TeV – PeV.

=== Skapelserelikt ===
Man antar att det borde finnas en bakgrund av lågenergineutriner i vårt universum, lik den [[kosmisk bakgrundsstrålning|kosmiska bakgrundsstrålningen]] av [[foton]]er. Under 1980-talet föreslogs att dessa kan vara en förklaring till [[mörk materia]], som förefaller finnas i kosmos. Eftersom neutriner rör sig med hastigheter i närheten av ljushastigheten skulle de utgöra den del som kallas ”het mörk materia”. Det skulle försvåra deras tänkta roll att kunna skapa stora galaktiska strukturer i universum. Utifrån kosmologiska argument beräknas [[relikt]]bakgrunden av neutriner och [[Antineutrino|antineutriner]] ha densiteten 113 partiklar av respektive typ per kubikcentimeter och temperaturen 1,95 K (1,7 × 10<sup>-4</sup> eV), om de ses som masslösa och konstant relativistiska. Med [[Vilomassa|vilomassor]] skilda från noll är en beskrivning i termer av temperatur mindre lyckad.<ref>Donald H. Perkins; [http://rapiddigger.com/download-3652371-particle-astrophysics-d-perkins.html Particle Astrophysics]{{död länk|datum=2017-06 |bot=InternetArchiveBot }}, 2:a uppl, Oxford University (2009), kap 4.6 ''Neutrinos''. {{ISBN|0-19-954546-4}}</ref>

{{clear}}
{| border="1" cellpadding="2" cellspacing="0" align="right" style="; margin: 0 0 1em 1em; font-size:"
|+'''Neutriner i standardmodellen'''
!Fermion
!Symbol
!Massa
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|Generation 1 (elektron)
|-
|style="background:#efefef;"| Elektronneutrino
| <math>\nu_e\,</math>
| &lt; 2.5 eV/c<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef;"| [[Antineutrino|Elektronantineutrino]]
| <math>\bar{\nu}_e\,</math>
| &lt; 2.5 eV/c<sup>2</sup>
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|Generation 2 (myon)
|-
|style="background:#efefef;"| '''Myonneutrino'''
| <math>\nu_\mu\,</math>
| &lt; 190 keV/c<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef;"| [[Antineutrino|Myon-antineutrino]]
| <math>\bar{\nu}_\mu\,</math>
| &lt; 190 keV/c<sup>2</sup>
|-
!colspan="3" style="background:#ffdead;"|Generation 3 (tau)
|-
|style="background:#efefef;"| '''Tauon-neutrino'''
| <math>\nu_{\tau}\,</math>
| &lt; 18,2 MeV/c<sup>2</sup>
|-
|style="background:#efefef;"| [[Antineutrino|Tauon-antineutrino]]
| <math>\bar{\nu}_\tau\,</math>
| &lt; 18,2 MeV/c<sup>2</sup>
|}

== Aromer ==
Det finns tre kända typer, [[Arom (fysik)|aromer]], av neutriner, en för varje leptonfamilj i [[standardmodellen]] (se tabellen): elektronneutrinon ν<sub>e</sub>, myonneutrinon ν<sub>μ</sub> och tauneutrinon ν<sub>τ</sub>.

== Massa ==
{{huvudartikel|Neutrinooscillation}}
Tidigare trodde man att neutrinerna var masslösa på samma sätt som fotonen och rörde sig med [[ljusets hastighet]]. Genom upptäckten av [[neutrinooscillation]]er mellan aromerna vet man nu att de har en massa som visserligen är mycket liten, men som inte kan vara noll. Nobelpriset i fysik 2015 tilldelades [[Takaaki Kajita]] och [[Arthur McDonald]] för denna upptäckt. Siffrorna i tabellen är de experimentellt bestämda övre gränserna för dessa massor uttryckta i [[elektronvolt|eV]]/[[ljusets hastighet|c]]<sup>2</sup>.

== Hastighet ==
Frågan om neutriners [[hastighet]] är nära knuten till deras [[vilomassa]]. Enligt [[relativitetsteori]]n skulle neutriner, om de vore masslösa, färdas i [[ljusets hastighet]] i [[vakuum]]. Om de bär en massa kan de däremot inte uppnå ljusets hastighet.

En del teoretiker föreslog att neutrinon skulle kunna ha en [[takyon]]-natur,<ref>{{tidskriftsref |rubrik=The Neutrino As A Tachyon |url= |år=1985 |tidskrift=Phys. Lett. |volym=B 150 |sid=431 |hämtdatum= |doi= |förnamn=A. |efternamn=Chodos |förnamn2=A. I. |efternamn2=Hauser |förnamn3=V. A. |efternamn3=Kostelecky |ref= }}</ref><ref>{{tidskriftsref |rubrik=Nuclear null tests for space-like neutrinos |url=https://arxiv.org/abs/hep-ph/9409404 |år=1994 |tidskrift=Phys. Lett. |volym=B 336 |sid=295 |hämtdatum= |doi= |förnamn=A. |efternamn=Chodos |förnamn2=V. A. |efternamn2=Kostelecky |ref= }}</ref><ref>{{tidskriftsref |doi=10.3390/sym14061198 |doi-access=free |rubrik=A Review of Searches for Evidence of Tachyons |år=2022 |efternamn1=Ehrlich |förnamn1=Robert |tidskrift=Symmetry |volym=14 |nummer=6 |sid=1198 |url=https://arxiv.org/abs/2204.12017 |bibcode=2022Symm...14.1198E }}</ref> det vill säga färdas fortare än ljuset, medan andra ifrågasatte denna möjlighet.<ref>R. J. Hughes and G. J. Stephenson Jr., ''Against tachyonic neutrinos'', Phys. Lett. B 244, 95–100 (1990).</ref>

I början av 1980-talet gjordes de första mätningarna av neutriners hastighet med pulsade [[pimeson]]strålar (från pulsade [[proton]]strålar som fått träffa ett mål). Pionerna föll sönder och producerade neutriner, vilkas interna [[växelverkan]] observerades inom ett tidsfönster med en detektor på avstånd som rimmade med ljusets hastighet, "c". Denna mätning upprepades av projektet [[MINOS]] vid [[Fermilab]], som i sina första resultat fann hastigheten hos 3 GeV myonneutriner vara 1,000051(29)&nbsp;c. Detta värde var högre än ljusets hastighet, men osäkerheten var stor nog för att resultatet inte kunde anses annat än statistiskt konsistent med neutriner som färdas med ljusets hastighet.<ref name=Overbye/> Mätningen satte en övre gräns för massan hos [[myonneutrino]]n på 50 MeV med 99 % [[konfidensintervall]].<ref name=MINOS/> Nyare resultat som kom 2012 visade att hastigheten inte var över ljusets.<ref>{{webbref |titel=MINOS reports new measurement of neutrino velocity |utgivare=Fermilab Today |url=https://www.fnal.gov/pub/today/archive/archive_2012/today12-06-08.html |datum=8 juni 2012 |hämtdatum=23 april 2020}}</ref>

Samma iakttagelse gjordes i något större skala, med [[supernova]]n 1987A ([[SN 1987A]]). 10-MeV neutriner från supernovan upptäcktes inom ett tidsfönster som var förenligt med en ljushastigheten för neutrinerna. Hittills har frågan om neutrinomassor inte kunnat avgöras genom mätning av neutrinohastigheten.

I september 2011 offentliggjorde [[OPERA (experiment)|OPERA-experimentet]], ett samarbete mellan [[Cern|CERN]] och [[Laboratori Nazionali del Gran Sasso|Gran Sasso laboratoriet]], en rapport som pekade på att neutriner med energierna 17&nbsp;GeV och 28&nbsp;GeV färdas i hastigheter som överskrider ljushastigheten.<ref name=OPERA_20110922>{{Webbref |författare=[[OPERA experiment|OPERA Collaboration]] |titel=Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam |url=https://arxiv.org/abs/1109.4897v1 |datum=22 september 2011 |hämtdatum=25 september 2011}}</ref><ref>{{webbref |url=http://www.bbc.co.uk/news/science-environment-15017484 |titel=Speed-of-light results under scrutiny at Cern |författare=Jason Palmer |utgivare=BBC |datum=23 september 2011 }}</ref> 
Detta resultat var mycket kontroversiellt och möttes av stor skepsis av forskarvärlden eftersom det stred mot [[relativitetsteori]]n och andra experiment utförda med neutriner.<ref name=Danielsson/> Exempelvis hade färdtiden för fotoner och neutriner från [[supernova]]n [[SN 1987A]] visats stämma överens till cirka 1 del på 450 miljoner, där denna skillnad även inbegriper att ljuset hindrats på sin väg ut ur stjärnan i början av sin resa. Om neutriner från SN 1987A hade färdats så fort som OPERA-projektet påstod, skulle de ha kommit till jorden flera år före fotonerna.<ref>[[Sankei Shimbun]] 24 September 2011 {{webbref |url=http://sankei.jp.msn.com/science/news/110924/scn11092400300000-n2.htm |titel=Arkiverade kopian |hämtdatum=2011-10-01 |språk=japanska |arkivurl=https://web.archive.org/web/20110925223436/http://sankei.jp.msn.com/science/news/110924/scn11092400300000-n2.htm |arkivdatum=2011-09-25 }}</ref> Neutrinerna från supernovan hade dock flera storleksordningar lägre energi än de som användes i OPERA-experimentet.

I mars 2012 utfärdade CERN ett pressmeddelande,<ref>{{webbref |url=http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |titel=ICARUS experiment at Gran Sasso laboratory reports new measurement of neutrino time of flight consistent with the speed of light |datum=16 mars 2012 |utgivare=CERN |arkivurl=https://web.archive.org/web/20120317155256/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |arkivdatum=17 mars 2012 }}</ref> enligt vilket ICARUS-experimentet vid Gran Sasso inte kunnat påvisa att neutriner kan röra sig snabbare än ljuset.<ref>[http://arxiv.org/abs/1203.3433 ''Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam''], arxiv.org</ref> Den 8 juni 2012 förklarade CERN:s forskningschef Sergio Bertolucci på uppdrag av fyra Gran Sasso-team, däribland OPERA, att neutriners hastighet är konsistent med ljusets. Pressmeddelandet, utsänt vid den 25:e Internationella konferensen om Neutrinofysik och Astrofysik i [[Kyoto]], sade att de ursprungliga OPERA-resultaten var felaktiga på grund av att utrustning gått sönder.<ref>{{Webbref|titel=Neutrinos sent from CERN to Gran Sasso respect the cosmic speed limit |utgivare=CERN press release |url=http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |datum=8 juni 2012 |hämtdatum=2013-13-13 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20120609221917/http://press.web.cern.ch/Press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html |arkivdatum=9 juni 2012 }}</ref>

Den 12 juli 2012 uppdaterade OPERA sin rapport genom att inkludera nya källor till fel i sina beräkningar. De fann att neutrinons hastighet överensstämmer med ljusets hastighet.<ref name=OPERA_20120712>{{webbref |författare=OPERA collaboration |titel=Measurement of the neutrino velocity with the OPERA detector in the CNGS beam |datum=12 juli 2012 |url=https://arxiv.org/abs/1109.4897}}</ref>

== Växelverkan ==
Eftersom neutrinerna saknar elektrisk laddning, interagerar de endast med övriga [[elementarpartikel|partiklar]] genom [[gravitation]]en och den [[svag växelverkan|svaga växelverkan]]. Denna mycket svaga växelverkan med övrig materia betyder att de nästan obehindrat passerar genom denna och gör neutrinerna svåra att upptäcka och studera. De flesta neutriner som passerar genom [[jorden]] kommer från [[solen]]. Flödet är cirka 65 [[miljard]]er solneutriner i sekunden genom varje kvadratcentimeter vinkelrät mot riktningen till solen.<ref name="J. Bahcall et al. 2005 L85–L88"/> Man har beräknat att det skulle kräva ett [[ljusår]] tjockt block av [[bly]] för att stoppa hälften av de neutriner som träffar blocket.

== Se även ==
* [[Lepton]]
* [[Svag växelverkan]]
* [[Neutrinoastronomi]]

== Referenser ==
=== Noter ===
<references>
<ref name=Danielsson>{{tidningsref |författare=Ulf Danielsson |författarlänk=Ulf Danielsson |url=http://www.unt.se/kultur/essa/ar-tidsresor-mojliga-eller-haller-einstein-1625935.aspx |rubrik=Är tidsresor möjliga eller håller Einstein? |datum=2012-01-10 |arkivurl=https://web.archive.org/web/20120114034212/http://www.unt.se/kultur/essa/ar-tidsresor-mojliga-eller-haller-einstein-1625935.aspx |arkivdatum=14 januari 2012 }}</ref>
<ref name=MINOS>{{tidskriftsref |författare=P. Adamson ''et al.'' ([[MINOS|MINOS Collaboration]]) |år=2007 |nummer=7 |rubrik=Measurement of neutrino velocity with the MINOS detectors and NuMI neutrino beam |volym=76 |tidskrift=[[Physical Review|Physical Review D]] |url=https://arxiv.org/abs/0706.0437 |bibcode=2007PhRvD..76g2005A |doi=10.1103/PhysRevD.76.072005 }}</ref>
<ref name="J. Bahcall et al. 2005 L85–L88">{{tidskriftsref |författare=J. Bahcall ''et al.'' |år=2005 |rubrik=New solar opacities, abundances, helioseismology, and neutrino fluxes |tidskrift=[[The Astrophysical Journal]] |volym=621 |nummer= |sid=L85–L88 |url=https://arxiv.org/abs/astro-ph/0412440 |doi=10.1086/428929 |bibcode=2005ApJ...621L..85B }}</ref>
<ref name=Overbye>{{Tidningsref |författare=D. Overbye |datum=22 september 2011 |rubrik=Tiny neutrinos may have broken cosmic speed limit |url=http://www.nytimes.com/2011/09/23/science/23speed.html |tidning=[[New York Times]] |citat=That group found, although with less precision, that the neutrino speeds were consistent with the speed of light.}}</ref>
</references>

=== Källor ===
* {{bokref |efternamn=Botner |förnamn=Olga |titel=Kosmos 2019, [[Svenska fysikersamfundet]]s årsbok  |url=http://www.fysikersamfundet.se/wp-content/uploads/Kosmos_2019_s%C3%A4rtryck2.pdf |isbn=978-91-519-3398-6 |sid=30–51 |kapitel=Den besynnerliga neutrinon }}

== Externa länkar ==
* {{Commonscat|Neutrino physics}}
{{elementarpartiklar}}

[[Kategori:Neutriner| ]]