• Eesti Füüsika Selts
    • Eesti Füüsika Selts
    • Eesti füüsikapäevad ja füüsikaõpetajate päevad
      • 2017.a. füüsikapäevad
      • 2016.a. füüsikapäevad
      • 2015. a. füüsikapäevad
      • 2003.a. füüsikaõpetajate päev
    • EFS Täppisteaduste Suve- ja Sügiskoolid
      • 2017.a. sügiskool
      • 2016.a. sügiskool
      • 2015.a. sügiskool
      • 2014.a. sügiskool
      • 2013.a. suvekool
      • 2013.a. sügiskool
      • 2012.a. suvekool
      • 2012.a. sügiskool
      • 2011. a. suvekool
      • 2010. a. suvekool
      • 2010.a. sügiskool
      • 2009.a. sügiskool
      • 2008.a. suvekool
      • 2008.a. sügiskool
      • 2007. a. suvekool
      • 2007.a. sügiskool
      • 2006.a. suvekool
      • 2005.a. suvekool
      • 2005.a. sügiskool
      • 2004.a. suvekool
      • 2004.a. sügiskool
    • Füüsika õpetajate sügisseminarid Voorel
      • Voore 2017
      • Voore 2015
      • Voore 2011
      • Voore 2009
    • EFS aastaraamatud
    • Teadusbuss
    • Teaduslaagrid
    • FKB õpikojad
    • Akadeemiline füüsikaolümpiaad
    • Tähe perepäevad TÄPE

FYYSIKA.EE

Elu, loodus, teadus ja tehnoloogia

  • Arvamus ja Inimesed
    • Arvamus
    • Persoon
  • Eestist endast
    • Teated
  • Teadusuudised
    • Eesti teadusuudised
      • Tartu Ülikool
      • KBFI
      • Tallinna Tehnikaülikool
      • Tõravere Observatoorium
    • FYYSIKA.EE hoiab silma peal – Teemad
    • Referaadinurgake
    • Päevapilt
  • RSS teletaip
    • RSS Füüsikaharidus
    • RSS Kosmos
    • RSS Teadus
    • RSS Arvamus
    • RSS Tehnoloogia
  • Füüsika koolis
    • Füüsikaõpetajate võrgustik
    • TÜ koolifüüsika keskus
    • EFS füüsikaõpetajate osakond
    • Eesti füüsikaolümpiaadid
    • Videod ja simulatsioonid
    • Füüsika e-õpikud
    • Lahedad projektid
  • Kontakt

Ühe elektroni sünkrotronkiirgus aitab määrata neutriino massi?

26.04.2015 by Kaido Reivelt Leave a Comment

Teadlased on suutnud ära mõõta üksiku magnetväljas ringorbiidil liikuva elektroni kiirguse.  Eksperimendis, mida tuntakse ka Projekt 8 nime all ja milles osales 27 teadlast  kuuest teadusasutusest USA-st ja Saksamaalt, mõõdeti väga täpselt ära üksiku elektroni kiirguse sagedus, mis omakorda annab täpse hinnangu elektroni energiale. Kui elektroni energia mõõtmise täpsust õnnestuks veel parandada, saaks sellistest eksperimentidest hinnata neutriino massi.

elektron_synkrotron

Kasutatud seadme põhimõtteskeem.

Kui elektrilaeng liigub ringorbiidil, siis ta kiirgab elektromagnetkiirgust. See nähtus on aluseks sünkrotronkiirguse saamisel ja üheks põhjuseks, miks planetaarne aatomi mudel üsna kiiresti kõrvale heideti icon_eopik. Aga kui sünkrotronides kiirgavad üheaegselt paljud elektronid, siis Projekt 8-s suudeti tekitada olukord, kus registreeriti ühe elektroni sünkrotronkiirgus.

Kasutatud seadme (vt joonis) põhiosaks on 1T ülijuhtiva magneti sisse paigutatud väike gaasirakk. Rakk sisaldab gaasilise krüptoon-83  molekule, mille beetalagunemisel tekivad elektronid. Kuna lagunemine toimub magnetväljas hakkavad tekkinud elektronid liikuma ringorbiitidel icon_eopik ja kiirgama ca 25 GHz sagedusega elektromagnetlaineid, mis siis väga tundlike mikrolainete võimenditega registreeritakse.

e36_2

Eksperimendist kiiratud elektromagnetvälja tugevuse sõltuvus ajast ja sagedusest. Pilt: D. M. Asner et al. Phys.Rev.Lett

Uurijatel õnnestus mõõta eksperimendist kiiratud elektromagnetvälja tugevuse sõltuvana ajast ja sagedusest (vt teist pilti). Heledad, ülespoole kaldu jooned näitavad elektronide poolt kiiratud elektromagnetlaineid. Kuidas sellest pildist aru saada?

Kui elektronid kiirgavad elektromagnetlaineid, siis nad paratamatult kaotavad energiat, nende pöörlemise raadius väheneb, samas sagedus suureneb. Kusjuures ennustatav sageduse suurenemine on samamoodi lineaarne, kui käesolevas eksperimendis mõõdetud (hüpped kõrgemate sageduste poole on põhjustatud elektronide põrkumisest gaasi rakus olevate aatomite ja molekulidega). Teadlased suutsid elektroni energia ära mõõta täpsusega 30 elektronvolti.

newtabletopd

Selline näeb välja kasutatud seade. Foto: Phys.org

Aga see eksperiment ei ole teps mitte püsti pandud nende peaaegu et koolifüüsika tasemel teadmiste tõestamiseks. Eesmärgiks on hoopis  neutriinode massi mõõtmine. Neutriino mass on kahtlemata teema, mis väärib omaette käsitlust. Siinkohal nendime lihtsalt, et neutriino massi alampiiriks on täna hinnatud 0.01-0.05eV/c2, samas kui “kerguselt” järgmise fermioni, elektroni, mass on >500000eV/c2 . Nii et neutriino on tõepoolest väga-väga kerge (pikka aega arvati, et tal ei olegi seisumassi) ning järelikult ka raskesti mõõdetav.

Aga kuidas saab hinnata neutriino massi, kui registreeritakse elektronide kiiratud elektromagnetlaineid? Kiirguse algpõhjus on beetalagunemine. Beetalagunemisel peab kehtima energia ja impulsi jäävuse seadus. See ei ole võimalik teisiti, kui iga beeta-lagunemise käigus kiiratakse ka neutriino icon_eopik. Eksperimendis mõõdetakse ära elektroni energia ning võrreldakse seda beetalagunemise koguenergiaga. Kui neutriinol on mass, siis ei saa elektroni energia võrduda lagunemise koguenergiaga, sest osa energiast peab minema neutriino seisumassi tekitamiseks (vana hea E=mc2). Järelikult saab neutriino massi hinnata lagunemises tekkiva maksimaalse energiaga elektroni energia kaudu.

Allikad:

http://physics.aps.org/articles/v8/36?referer=rss

http://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.114.162501

http://phys.org/news/2015-04-tabletop-detector-electrons.html

Ei ole rohkem selle temaatika postitusi.

Filed Under: Teadusuudised

Leave a Reply Cancel reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

FYYSIKA.EE hoiab silma peal

biofüüsika Elementaarosakesed ja LHC eksperiment Grafeen&Grafaan Inimene kosmos maa IPhO2012 Kauged planeedid Kliima‑ ja ilmaennustused Kuidas saada nähtamatuks Kvantarvutid kvantnähtused Kütuseelemendid Maavälise elu otsingud Magnetmaterjalid Materjalimaailm nanotehnoloogia Saagu valgus Tehnovidinad Tulevikuenergia Tumeenergia ja tumeaine Tuumafüüsika Vaata sissepoole ülijuhid

Värskemad kommentaarid

  • weat5her { Vastavalt voistluse tulemustele arvatakse juulis Sveitsis toimuva rahvusvahelise fuusikaolumpiaadi Eesti voistkonna liikmeteks Kristjan Kongas, Taavet Kalda, Kaarel Hanni, Jonatan Kalmus ja Richard Luhtaru. }
  • lambda { Huvitav ja informatiivne ülevaade astrofüüsika hetkeseisu kohta. Paar väikest apsu tõid tõsisele tekstile lõbusat vaheldust ja panid peas helisema lambada-rütmid, kui lugesin, et „varsti hakkasid... }
  • test { Mis kell see seminar siis on kah? }
  • Aigar { YYSIKA.EE planeerib ühe sellise palli lennutamist 22. aprillil 2015.a. - Kuidas läks? }

Sõbrad Facebook'is

Meid toetavad:

Copyright © 2022 · News Pro Theme on Genesis Framework · WordPress · Log in