How big is Neŭtrino?

Neŭtrino estas elementa partiklo, kiu, kiom eksperimentoj povas konstati, ne konsistas el io pli malgranda. Ĝi havas neniun elektran ŝargon kaj tiel malgrandan mason, ke eksperimentoj nur fiksis supran limon por la maso. Neniu eksperimento mezuris ankaŭ la grandon de neŭtrino, do la supre montrata 1 joktometro ne estas mezuro. Joktometro estas 10⁻²⁴ metroj, bilionono de bilionono de metro.

Grando

Neŭtrino ne havas surfacon por mezuri. Anstataŭe fizikistoj observas, kiel neŭtrinoj disĵetiĝas de elektronoj. Neŭtrino kun iu grando, priskribita per kvanto nomata radiuso de ŝargo, disĵetiĝus iomete alie ol punkto.

La eksperimento TEXONO en Tajvano kaptis antineŭtrinojn, la kontraŭmateriajn partnerojn de neŭtrinoj, fluantajn el nuklea reaktoro 28 metrojn for. Ili disĵetiĝis de elektronoj, kiel antaŭdiras la norma teorio pri partikloj, ene de la precizeco de la eksperimento. La Particle Data Group, kiu kolektas mezurojn pri partikloj el la tuta mondo, uzas tiun rezulton de 2010 kiel sian limon. Tiu rezulto respondas al radiuso de ŝargo malpli ol ĉirkaŭ 1,8 × 10⁻¹⁸ metroj, aŭ al larĝo malpli ol ĉirkaŭ 3,6 × 10⁻¹⁸ metroj.

Fizikistoj ne konsentas, ĉu la radiuso de ŝargo de neŭtrino estas vera grando, do plej bone estas kompreni la nombron kiel limon por la maniero, kiel neŭtrinoj disĵetiĝas. La 1 joktometro de la esplorilo estas multe sub la limo, do neniu eksperimento povus konfirmi aŭ ekskludi tiun valoron.

Komparoj de grando

Protono, ĉirkaŭ 1,7 femtometrojn (1,7 × 10⁻¹⁵ metrojn) larĝa, estas ĉirkaŭ 460 fojojn pli larĝa ol la supra limo por neŭtrino.
Hidrogena atomo, ĉirkaŭ 0,1 nanometrojn larĝa, estas preskaŭ 30 milionojn da fojoj pli larĝa ol la supra limo. Nanometro estas miliardono de metro.
Se la supra limo pligrandiĝus ĝis la dikeco de homa haro, ĉirkaŭ 0,1 milimetroj, protono estus ĉirkaŭ 4,6 centimetrojn larĝa. Homa haro, pligrandigita je la sama faktoro, estus ĉirkaŭ 2,8 milionojn da kilometroj larĝa, ĉirkaŭ sep fojojn la distanco de la Tero al la Luno.
La supra limo estas ĉirkaŭ 200 milionoj da miliardoj (2 × 10¹⁷) da fojoj la Plancka longo, la sekva pli malgranda objekto en la esplorilo.

La fantoma partiklo

Wolfgang Pauli proponis la neŭtrinon en 1930 por klarigi beta-disfalon, specon de radioaktiveco, en kiu atomkerno elsendas elektronon. Ŝajnis, ke iom da energio malaperas, kaj Pauli sugestis, ke nevidata partiklo sen ŝargo forportis ĝin. Enrico Fermi nomis ĝin neŭtrino, itale „eta neŭtrala“.

Neŭtrinoj tiel malofte reagas kun materio, ke oni opiniis ilin preskaŭ nekapteblaj. Frederick Reines kaj Clyde Cowan de Los Alamos finfine detektis ilin ĉe la Savannah River Plant en la usona ŝtato Suda Karolino, uzante la inundon de antineŭtrinoj el ĝia nuklea reaktoro. Ili publikigis la eltrovon en julio 1956, kaj Reines kundividis pro ĝi la Nobel-premion pri fiziko de 1995.

Ĉie, kaj tre malpezaj

Post fotonoj, la partikloj de lumo, neŭtrinoj estas la plej oftaj partikloj en la universo. Multaj estas produktataj per nuklea fuzio en la Suno. Ĉirkaŭ 66 miliardoj da neŭtrinoj de la Suno atingas ĉiun kvadratan centimetron ĉe la Tero ĉiusekunde, kaj apenaŭ io haltigas ilin.

Neŭtrinoj ekzistas en tri tipoj: elektrona, muona kaj taŭa neŭtrinoj. Takaaki Kajita kaj Arthur McDonald gajnis la Nobel-premion pri fiziko de 2015 pro la montro, ke neŭtrinoj ŝanĝiĝas inter tipoj dum ili vojaĝas, kio signifas, ke ili devas havi mason. En 2025 la eksperimento KATRIN raportis, ke la maso de neŭtrino estas malpli ol 0,45 elektronvoltoj, unuo de energio, kiun fizikistoj uzas ankaŭ por maso. Elektrono havas pli ol milionon da fojoj pli da maso ol tiu limo.