How big is Neutriino?

Neutriino on elementaarosake, mis katsete põhjal otsustades ei koosne millestki väiksemast. Sellel pole elektrilaengut ja selle mass on nii väike, et katsed on suutnud määrata vaid ülempiiri. Ka suurust pole ükski katse sellele mõõtnud, mistõttu pole ülal näidatud 1 joktomeeter mõõtmistulemus. Joktomeeter on 10⁻²⁴ meetrit, meetri triljondiku triljondik.

Suurus

Neutriinol pole mõõdetavat pinda. Selle asemel jälgivad füüsikud, kuidas neutriinod elektronidelt hajuvad. Teatud suurusega neutriino, mida kirjeldab suurus nimega laenguraadius, hajuks punktist veidi erinevalt.

Taiwanis tehtud katses TEXONO püüti antineutriinod, neutriinode antiaine paarilised, mis voolasid 28 meetri kaugusel asuvast tuumareaktorist. Antineutriinod hajusid elektronidelt nii, nagu osakeste standardteooria ennustab, katse täpsuse piires. Particle Data Group, mis kogub osakeste mõõtmisi üle maailma, kasutab seda 2010. aasta tulemust oma piirina. See vastab laenguraadiusele, mis on väiksem kui umbes 1,8 × 10⁻¹⁸ meetrit, ehk laiusele, mis on väiksem kui umbes 3,6 × 10⁻¹⁸ meetrit.

Füüsikud on eri meelt, kas neutriino laenguraadius on tegelik suurus, mistõttu seda arvu on parim lugeda neutriinode hajumise piirina. Sellel saidil näidatud 1 joktomeeter jääb sellest piirist kaugele allapoole, seega ei saaks ükski katse seda kinnitada ega ümber lükata.

Suuruste võrdlused

• Prooton, mille läbimõõt on umbes 1,7 femtomeetrit (1,7 × 10⁻¹⁵ meetrit), on umbes 460 korda laiem kui neutriino ülempiir.
• Vesiniku aatom, mille läbimõõt on umbes 0,1 nanomeetrit, on peaaegu 30 miljonit korda laiem kui ülempiir. Nanomeeter on meetri miljardik.
• Kui ülempiir oleks suurendatud inimese juuksekarva laiuseks, umbes 0,1 millimeetrit, oleks prooton umbes 4,6 sentimeetri läbimõõduga. Sama palju suurendatud inimese juuksekarv oleks umbes 2,8 miljonit kilomeetrit lai, umbes seitse korda suurem kui Maa ja Kuu vaheline kaugus.
• Ülempiir on umbes 200 miljonit miljardit (2 × 10¹⁷) korda suurem kui Plancki pikkus, järgmine väiksem objekt sellel saidil.

Kummitusosake

Wolfgang Pauli pakkus neutriino välja 1930. aastal, et seletada beetalagunemist, radioaktiivsuse liiki, mille käigus aatomituum kiirgab elektroni. Osa energiast näis kaduvat ja Pauli pakkus, et selle viis endaga kaasa nähtamatu osake, millel pole laengut. Enrico Fermi pani sellele nimeks neutriino, itaalia keeles „väike neutraalne“.

Neutriinod reageerivad ainega nii harva, et neid peeti peaaegu võimatuks tabada. Los Alamose teadlased Frederick Reines ja Clyde Cowan tuvastasid need lõpuks Savannah River Plantis USA Lõuna-Carolina osariigis, kasutades selle tuumareaktorist tulvavat antineutriinode voogu. Nad avaldasid avastuse 1956. aasta juulis ning Reines jagas selle eest 1995. aasta Nobeli füüsikaauhinda.

Kõikjal olemas ja väga kerged

Peale footonite, valguse osakeste, on neutriinod universumi kõige levinumad osakesed. Paljud tekivad Päikeses tuumasünteesil. Umbes 66 miljardit Päikeselt tulevat neutriinot jõuab Maal igale ruutsentimeetrile igas sekundis ning peaaegu miski neid ei peata.

Neutriinosid on kolme tüüpi: elektron-, müüon- ja tau-neutriinod. Takaaki Kajita ja Arthur McDonald said 2015. aasta Nobeli füüsikaauhinna selle eest, et näitasid, et neutriinod vahetavad liikudes tüüpi, mis tähendab, et neil peab olema mass. 2025. aastal teatas KATRINi katse, et neutriino mass on väiksem kui 0,45 elektronvolti, energiaühik, mida füüsikud kasutavad ka massi jaoks. Elektroni mass on neutriino massist rohkem kui miljon korda suurem.

Allikad

• Measurement of Neutrino-Electron Scattering Cross-Section with a CsI(Tl) Scintillating Crystal Array at the Kuo-Sheng Nuclear Power Reactor. Deniz et al. (TEXONO Collaboration), Physical Review D, 2010.
• Neutrino Properties. Particle Data Group, 2025.
• Summary Tables: Leptons. Particle Data Group, 2025.
• Direct neutrino-mass measurement based on 259 days of KATRIN data. KATRIN Collaboration, Science, 2025.
• The Nobel Prize in Physics 2015: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 2015.
• The Nobel Prize in Physics 1995: Press release. Royal Swedish Academy of Sciences, 1995.
• A milestone of modern physics: The neutrino turns 70. Los Alamos National Laboratory, 2026.
• Physics. Super-Kamiokande, University of Tokyo.
• SI prefixes. International Bureau of Weights and Measures.
• Proton rms charge radius. NIST CODATA, 2022.
• Bohr radius. NIST CODATA, 2022.
• Electron mass energy equivalent in MeV. NIST CODATA, 2022.
• Planck length. NIST CODATA, 2022.
• Just How Small Is "Nano"?. National Nanotechnology Initiative.
• Moon Fact Sheet. NASA.