How big is Neutrin?

Un neutrin este o particulă elementară, care nu este alcătuită din nimic mai mic, din câte pot spune experimentele. Nu are sarcină electrică, iar masa sa este atât de mică încât experimentele au stabilit doar o limită superioară pentru ea. Niciun experiment nu i-a măsurat nici dimensiunea, așa că valoarea de 1 yoctometru afișată mai sus nu este o măsurătoare. Un yoctometru este 10⁻²⁴ metri, adică o miime dintr-o miliardime dintr-o miime dintr-o miliardime de metru.

Dimensiune

Un neutrin nu are suprafață care să poată fi măsurată. În schimb, fizicienii urmăresc cum se împrăștie neutrinii pe electroni. Un neutrin cu o anumită dimensiune, descrisă printr-o mărime numită raza sa de sarcină, s-ar împrăștia ușor diferit față de un punct.

Experimentul TEXONO din Taiwan a detectat antineutrini, partenerii de antimaterie ai neutrinilor, care veneau dintr-un reactor nuclear aflat la 28 de metri distanță. Aceștia s-au împrăștiat pe electroni așa cum prevede teoria standard a particulelor, în limitele preciziei experimentului. Particle Data Group, care adună măsurători ale particulelor din întreaga lume, folosește acest rezultat din 2010 drept limită. Rezultatul corespunde unei raze de sarcină mai mici de aproximativ 1,8 × 10⁻¹⁸ metri, sau unei lățimi mai mici de aproximativ 3,6 × 10⁻¹⁸ metri.

Fizicienii au păreri diferite în privința faptului dacă raza de sarcină a unui neutrin este o dimensiune reală, așa că valoarea se interpretează cel mai bine ca o limită privind modul în care se împrăștie neutrinii. Valoarea de 1 yoctometru din explorator se află mult sub această limită, așa că niciun experiment nu ar putea nici să confirme, nici să excludă acea valoare.

Comparații de dimensiune

Un proton, cu un diametru de aproximativ 1,7 femtometri (1,7 × 10⁻¹⁵ metri), este de aproximativ 460 de ori mai lat decât limita superioară pentru un neutrin.
Un atom de hidrogen, cu un diametru de aproximativ 0,1 nanometri, este de aproape 30 de milioane de ori mai lat decât limita superioară. Un nanometru este o miliardime de metru.
Dacă limita superioară ar fi mărită până la grosimea unui fir de păr uman, de aproximativ 0,1 milimetri, un proton ar avea aproximativ 4,6 centimetri în diametru. Un fir de păr uman mărit în aceeași măsură ar avea o grosime de aproximativ 2,8 milioane de kilometri, adică de aproximativ șapte ori distanța de la Pământ la Lună.
Limita superioară este de aproximativ 200 de milioane de miliarde (2 × 10¹⁷) de ori lungimea Planck, următorul obiect mai mic din explorator.

Particula fantomă

Wolfgang Pauli a propus neutrinul în 1930 pentru a explica dezintegrarea beta, un tip de radioactivitate în care un nucleu atomic emite un electron. Părea că o parte din energie dispare, iar Pauli a sugerat că o particulă nevăzută, fără sarcină, a luat-o cu ea. Enrico Fermi i-a dat numele de neutrino, în italiană „micul neutru”.

Neutrinii reacționează atât de rar cu materia încât se credea că sunt aproape imposibil de prins. Frederick Reines și Clyde Cowan de la Los Alamos i-au detectat în sfârșit la Savannah River Plant din Carolina de Sud, folosind fluxul uriaș de antineutrini al reactorului nuclear de acolo. Au publicat descoperirea în iulie 1956, iar Reines a împărțit Premiul Nobel pentru fizică din 1995 pentru această descoperire.

Peste tot și foarte ușori

După fotoni, particulele luminii, neutrinii sunt cele mai răspândite particule din univers. Mulți sunt produși de fuziunea nucleară din Soare. Aproximativ 66 de miliarde de neutrini de la Soare ajung în fiecare secundă pe fiecare centimetru pătrat de pe Pământ, iar aproape nimic nu îi oprește.

Neutrinii există în trei tipuri: neutrini electronici, muonici și tau. Takaaki Kajita și Arthur McDonald au câștigat Premiul Nobel pentru fizică din 2015 pentru că au arătat că neutrinii trec de la un tip la altul în timpul deplasării, ceea ce înseamnă că trebuie să aibă masă. În 2025, experimentul KATRIN a raportat că masa neutrinului este mai mică de 0,45 electronvolți, o unitate de energie pe care fizicienii o folosesc și pentru masă. Un electron are o masă de peste un milion de ori mai mare decât această valoare.