Kétneutrínó-kísérlet

A kétneutrínó-kísérlet Leon Max Lederman, Melvin Schwartz, Jack Steinberger amerikai fizikusok és munkatársaik által elvégzett kísérlet, melynek eredményeként kiderült, hogy nem csak egyféle neutrínó van. Ez vezetett ahhoz a standard modellben alapvető felismeréshez, hogy az elemi részecskék családokba sorolhatóak. 1988-ban fizikai Nobel-díjat kaptak érte az alábbi indoklással: „a neutrínónyaláb módszerért, és a müonneutrínó felfedezésével a leptonok dublet szerkezetének kimutatásáért”

A kísérlet leírása

A kísérletet 1960 és 1962 között végezték a Brookhaveni Nemzeti Laboratóriumban.

1. Első lépésben 15 GeV energiájú protonokkal berilliumatommagot bombázva pionokat állítottak elő: $p+\text{Be}\to {\pi }^{-}+X$
2. Hagyták elbomlani müonra és neutrínóra: ${\pi }^{+}\to {\mu }^{+}+\nu$ és ${\pi }^{-}\to {\mu }^{-}+\nu$
3. A müonokat vastag acélfallal állították meg, hogy ne zavarja a mérést.
4. A keltett neutrínónyalábbal folyékony hidrogén illetve deutériumatommagot bombáztak.

A keletkező elektronokat és müonokat figyelték. Nem találtak elektronokat, csak müonokat, azaz az inverz béta-bomlás nem jött létre, hanem csak ennek müonos változata. Mivel neutrínóval már sikerült inverz béta-bomlást létrehozni, a jelenség csak azzal magyarázható, hogy az itt szereplő neutrínók másfajták. Tehát a pionból előállított neutrínók valahogy a müonnal, a másik fajta pedig az elektronnal van valamilyen kapcsolatban (${\nu }_{\mu },{\nu }_e$).

Mai jelölésekkel:

a létrejövő reakció: $p+\overline{{\nu }_{\mu }}\to n+{\mu }^{+}$

és amit vártak, de nem volt: $p+\overline{{\nu }_{\mu }}\to n+e^{+}$

ez utóbbi csak így jöhet létre: $p+\overline{{\nu }_e}\to n+e^{+}$

Érdekesség

A müonok kiszűrésére szolgáló acélfal második világháborús hadihajók roncsaiból állt azért, mert abban már nagyrészt elbomlott a természetes vasban is kis mennyiségben előforduló radioaktív anyag nagy része, ezért kisebb zavaró hátteret okozott a mérésnél.

Források

• Lederman – Teresi: Az isteni a-tom
• Lovas István: A gyengekölcsönhatás, KLTE jegyzet, 1994