중성미자(neutrino )

경입자(輕粒子)에 속하는 소립자의 하나. 로 표시한다.
질량은 0으로 생각해도 좋으며, 스핀은 1/2, 전하 0, 경입자수 1인 안정입자로서, 약한 상호작용에만 관계한다.
제1세대의 것을 , 제2세대
, 제3세대
라고 하며, 이들은 각각 전자, μ입자,
입자와 쌍을 이룬다.
와
가 다르다는 것은 실증되었으나,
에 관해서는 분명하지 않다.
반입자(反粒子) 와
는 서로 다르다.
중성미자의 존재는 1930년 W. 파울리에 의해 처음으로 제안되었다.
붕괴에서 전자는 연속 스펙트럼을 가지므로, N. 보어는 원자핵에서는 에너지 보전법칙이 하나하나의 과정에서는 성립하지 않고, 통계적으로만 성립한다고 발표했다.
이에 대해 파울리는 미지의 중성미자가 전자와 함께 튀어나오며, 그것이 에너지 · 운동량 · 각운동량을 동반해 그들 보존법칙은 개개의 과정에서 성립한다는 가설을 세웠다.
32년 중성자가 발견되어 붕괴의 기본형은 n
임을 알게 되었다.
가 질량을 갖지 않고 스핀 1/2인 중성입자라고 가정하면
붕괴를 잘 설명할 수 있는데, 중성미자의 존재를 직접 증명한 것은 53~56년 F. 라인스와 C. L. 코완의 실험이었다.
원자로에서 나오는 강력한 중성미자선속을 대량의 표적에 찍어 p
e
n의 반응을 일으켜 e
가 발생한 것을 확인하고, 반응 단면적이 계산값과 거의 일치함을 알게 되었다.
단면적은 수 MeV의 에 대해서는 10
cm
로 극히 작다.
따라서 는 투과력이 크고, 지구를 관통한다 해도 그다지 흡수되지 않는 다는 것이다.
55년 원자로에서 와
가 같은 것인 지의 여부를 조사하는 실험도 행해졌다.
원자로에서 나오는 중성미자는 붕괴에 의한 것이므로
이다.
만일 와
가 같은 것이라면,
가 일어나고, 다른 것이라면 일어나지 않을 것이다.
그런데 이 반응의 단면적은 e
n의 단면적의 1/100 이하이므로
와
는 다른 입자입이 증명되었다.
또한 와
가 다른 입자라는 것도 62년에 알게 되었다.
가속장치(加速裝置)에서 만들어진 π 가 붕괴되어
에 의해
를 방출한다.
그것을 양성자(陽性子)에 찍어 과
e
n 이 함께 일어나는지의 여부를 조사한다.
그 결과 e 는 전혀 관측되지 않아
와
는 다른 것임이 확인되었다.
의 질량에 대해서는
H
He e
의 e의 스펙트럼에서 m(
)=33eV/c
이라는 보고도 있으나, 신중히 검토되고 있다.
의 질량의 상한은 0.52MeV/c
이고,
는 250MeV/c
이 상한이다.
만얼 가 질량을 가진다면 질량의 고유상태와 약한 상호작용에서의 고유상태의 차이로 인해 중성미자 진동이 일어난다.
그것은 가 빨리 움직이는 사이에
로 되고, 다시
로 되돌아오는 현상이다.
이러한 현상의 유무는 신중히 조사되어야 한다.
만일 가 1eV/c
의 질량을 가진다고 한다면 우주공간에는 1cm
당 10
개의
가 존재 하는 것으로 추정 되므로, 우주의 전질량은 예상보다 2배나 되는 셈이다.
우주의 헬륨의 존재비에 관한 논의에서는 의 종류가 3~4종류 정도라는 제한을 주는데, 이것도 더욱 신중한 검토가 필요하다.
가 질량이 없는 디랙의 방정식을 만족하게 한다면,
이다.
,
이다(이 정의는
행렬의 표현에 따라 다르다).
여기서 연산자 p/p는 헬리시티(운동 입자 스핀의 운동방향 성분)의 2배이다.
L은 진행방향에 대해 스핀이 왼나사의 방향을 갖는 상태이고 R는 오른나사의 방향을 갖는 상태이다.
실험결과 는 반드시 L상태이고,
는 R 상태뿐임이 밝혀졌다.
그러므로 가 관계되는 반응에서는 반전성과 하전공액(荷電共-)이 비보존(非保存)이다.

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