Dao động và khối lượng neutrino

● Trong phân rã β, electron có thể có năng lượng với giá trị từ 0 đến Emax ● Cho electron từ phân rã β đi qua từ trường nhằm tách khỏi các hạt khác.. Phân rã βKhẳng định phổ liên tục : E

Dao động và khối lượng neutrino

NGUYỄN MẬU CHUNG

Hà Nội November 2015

✦ Giả thuyết neutrino

Mở đầu

Neutrino, tại sao

νµ và ντ Neutrino và photon là hai loại hạt có nhiều nhất trong vũ trụ.

neutrino không có khối lượng.

Mở đầu

Nobel năm 2015

Do phát hiện dao động neutrino, chứng tỏ neutrino có khối lượng.

Phân rã β

Các loại phân rã β

● Hạt nhân có thể sửa chữa dư thừa

ton hay neutron bằng cách biến đổi ton thành neutron hay ngược lại thông quaphân rã β Tồn tại ba loại phân rã β khácnhau

pro-● Phân rã β− tạo và phát ra electron

● Trong quá trình thứ ba, electron (của

nguyên tử) gần hạt nhân nhất bị proton hấpthụ biến thành neutron

A

ZXN + e− → Z−1A X′N +1 + νe

● Cả ba quá trình trên đều phát ra trino Tuy nhiên do neutrino không mangđiện nên việc đưa thêm vào không ảnhhưởng đến bản chất của các hạt sinh ra

neu-● Trong phân rã β âm và dương, khốilượng hạt được sinh ra tuân theo côngthức m = E/c2 Tuy nhiên, electron vàpositron không tồn tại trong hạt nhântrước khi phân rã xảy ra Ngược lại, trongtrường hợp phân rã α, hạt bức xạ ra hìnhthành trong hạt nhân trước khi phân rã

● Chiếm electron K : 54

25Mn29 →5424 Cr30

với chu kỳ bán rã t1 /2 = 312 ngày

● Giá trị Qβ− được chia sẻ chủ yếu bởi

elec-tron và neutrino Qβ− = Te+Eν e nên cả hainhận giá trị cực đại (Te)max = (Eν e)max =

Hạt nhân loại Q (MeV) t1 /2

Phân rã β

Phổ phân rã phóng xạ

● Ba loại phân rã phóng xạ α, β, γ đều có dạng động học như nhau

A

ZX →A−4Z−2 Y + α AZX →AZ+1 Y + e− X∗ → X + γvới hai hạt trong trạng thái cuối

● Tuy nhiên, trong khi phân rã α và phân rã γ có phổ gián đoạn (phổ vạch), thì phổ phân rã

β có dạng liên tục với năng lượng nhận từ 0 đến giá trị cực đại

● Chuyển từ thế giới vĩ mô sang thế giới vi mô tương đương từ kinh điển sang lượng tử hay

từ liên tục sang gián đoạn Phân rã β của hiện tượng vi mô nhưng phổ liên tục

Phân rã β

Phổ năng lượng β

● Đo năng lượng bằng nhũ tương ảnh cho

thấy phổ năng lượng β liên tục, trong khi

đó phổ năng lượng các phân rã α và γ giánđoạn

● Trong phân rã β, electron có thể có năng

lượng với giá trị từ 0 đến Emax

● Cho electron từ phân rã β đi qua từ trường

nhằm tách khỏi các hạt khác

● Làm các thí nghiệm khác nhau với những

nguồn β khác nhau Đo năng lượng của

electron với phương pháp khác nhau

● Đếm số electron theo nhóm sau khi bịlệch trong từ trường hoặc đo năng lượngthông qua quá trình ion hóa

● Kết quả thu được không thay đổi : phổnăng lượng của electron liên tục

● Electron sinh ra có năng lượng như nhau,nhưng mất năng lượng theo những mức

độ khác nhau khác nhau khi đi qua vậtchất chứa nguồn phóng xạ, nên có độngnăng khác nhau

● Cần thực hiện thí nghiệm đo toàn bộnăng lượng sinh ra trong phân rã β

Phân rã β

Khẳng định phổ liên tục : Ellis và Wooster

● Toàn bộ năng lượng sinh ra trong phân rã

β được xác định thông qua nhiệt lượng Qhấp thụ trong nhiệt lượng kế

● Xác định năng lượng cho một phân rã E =

Q/n, khi biết tổng số n = I∆t phân rã β

● Đặt nguồn phóng xạ vào trong nhiệt lượng

kế được cách nhiệt tốt cấu tạo từ ống chìdài 13 mm, đường kính 3.5 mm, với một lỗ

ở giữa đường kính 1 mm

● Nguồn phóng xạ β− là210Bi được tạo thành

lớp mỏng bằng cách điện phân (nhằm xácđịnh chính xác hoạt độ phóng xạ I) phủ lêndây platinum Dây được đặt trong ống đồngthau nằm khít bên trong ống chì Đồng thauhấp thụ α sinh ra từ polonium, sản phẩmphân rã của 210Bi

● Thí nghiệm rất tinh tế vì nhiệt độ chỉ tăng

khoảng một phần ngàn độ

● Nếu electron sinh ra trong phân rã β− vớinăng lượng xác định như trong trườnghợp phân rã α, nhưng mất một phầnđộng năng khác nhau do tương tác vớimôi trường vật chất tùy theo cách elec-tron thoát ra khỏi nguồn, giá trị đo được

sẽ bằng giá trị cực đại của phổ nănglượng electron của Chadwick

● Trường hợp ngược lại, electron được sinh

ra với năng lượng 0 < E < Emax, giá trịthực nghiệm đo được sẽ gần với giá trịtrung bình

● Năng lượng cho mỗi phân rã β là 0.35MeV, gần với giá trị trung bình của phổnăng lượng β từ nguồn 210Bi, thấp hơnnhiều giá trị cực đại khoảng 1 MeV

● Loại trừ khả năng phổ phân rã β bị biếndạng do electron đi qua vật chất

Giả thuyết neutrino

Giả thuyết neutrino

● Trước mâu thuẫn trên, Borh cho rằng định

luật bảo toàn năng lượng không đúng chotừng quá trình vi mô, mặc dù ở cấp độ vĩ

mô, năng lượng vẫn được bảo toàn

● Không đồng ý với đề nghị trên, Pauli đưa

ra giải pháp khác, bằng cách thêm vào quátrình phân rã β một hạt thứ ba trung hòa vềđiện q = 0, với khối lượng rất nhỏ m ≈ 0

● Trong quá trình nghiên cứu phản ứng

neu-tron với nguyên tố nặng, dựa theo mô hìnhcủa QED, Fermi đưa ra lý thuyết phân rã βđầu tiên và đặt tên hạt giả định là neutrino

Theo lý thuyết Fermi phân rã neutron códạng n → p + e−

Cam-● Họ sử dụng dung dịch chứa Bismuth 210,đặt cách detector 6 cm với lớp chì chechắn dày 5.8 cm Electron phát ra bị chìhấp thụ, neutrino sau khi bị hãm bởi chì

sẽ đi vào detector

● Chadwick và Lea không đo được tín hiệungay cả khi dùng lớp che chắn dày nhất,

và họ đánh giá rằng neutrino có khả năngxuyên qua 150 km không khí trước khitương tác với một nguyên tử

● Một năm sau đó, sau khi thực hiện thínghiệm tương tự tại trạm xe điện ngầmHolborn, London dưới mặt đất 30 m,M.E Nahmias mở rộng khoảng bay tự

do của neutrino đến 31 000 km

Giả thuyết neutrino

Phản ứng β ngược

● Có thể phát hiện neutrino thông qua quá

trình hấp thụ neutrino bởi hạt nhân, thườngđược gọi là quá trình phân rã beta ngược

νe + p → n + e+trong đó neutrino tương tác với proton rồisinh ra neutron và positron

● Xuất phát từ số liệu thực nghiệm trên, hai

nhà vật lý Đức Hans Bethe và Rudolf Peierlstính toán xác suất hấp thụ neutrino và thuđược tiết diện hiệu dụng σ = 10 −44 cm2,nhỏ một cách kỳ lạ

● Pauli bị đặt vào tình thế khó xử Pauli

lo sợ rằng đề xuất của mình là sai, ảnhhưởng đến những thành công của ôngtrong cơ học lượng tử, những thành côngsau này mang lại cho ông giải Nobel năm

1945 về nguyên lý loại trừ Pauli

● Sau nhiều lần trăn trở có nên nói côngkhai về neutrino hay không, ngày 4 tháng

12 năm 1930, Pauli viết một bức thư đếnngười tổ chức hội nghị Tubingen Pauliyêu cầu hội nghị lắng nghe người mangthư trình bày đề xuất sự tồn tại của neu-trino; tại sao neutrino có thể giúp giảithích phổ liên tục của phân rã β

● Pauli xin lỗi vì không tham dự hội nghịTubingen vì bận tham gia hội làng không

rõ điều gì quan trọng hơn, hội làng haykhả năng tồn tại của một hạt mới

Giả thuyết neutrino

Thư Pauli gửi hội nghị Tubingen

Giả thuyết neutrino

Lý thuyết Fermi (I)

● Chỉ nhận được hai (V, A) trong năm dạng

V vector, A axial vector, S scalar, P doscalar, T tensor

pseu-● Cho phân rã β với ψf , ϕe và ϕν lần lượt

là hàm sóng hạt nhân trạng thái cuối, hàmsóng electron và hàm sóng neutrino

V f i = g

Z [ψ ∗

≈ 1

Giả thuyết neutrino

Lý thuyết Fermi (II)

● Tốc độ phân rã với electron và neutrino có

xung lượng đã cho

Ee + Eν = Ee + qc, nên với Ee cho trướcdq/dEf = 1/c

● Gộp các hệ số không phụ thuộc p (bao gồm

cả Mf i) vào hệ số C, phân bố cho electron

có xung lượng trong khoảng từ p đến p+dp

có dạng N (p)dp = Cp2q2dp.

● Với Q là năng lượng phân rã, bỏ qua năng

lượng giật lùi của hạt nhân, ta có

q = Q − T e

Q −pp2 c 2 + m 2

e c 4 + m e c2c

● Phổ electron theo xung lượng có dạng

N (T e ) = C

c 5 (Te2 + 2T e m e c2)1/2(Q − T e2) (T e + m e c2)

● Cho phân rã β từ 210Bi

● Phân bố electron bằng không tại hai đầukhi Te = 0 và Te = Q

Giả thuyết neutrino

Tương tác yếu

● Lý thuyết Fermi đúng cho năng lượng thấp

● Bổ sung hệ số thống kê p2(Q−Te)2 thể hiện

trạng thái cuối của β và hàm Fermi F (Z′

, p)tính đến ảnh hưởng trường Coulomb khácnhau lên hai loại phân rã β±

● Phần tử ma trận |Mf i|2 thể hiện trạng thái

đầu và trạng thái cuối của hạt nhân và hệ

số S(p, q) của electron và neutrino

● Trước tiên, neutron phân rã n → p + W−,

đến lượt mình boson truyền tương tác yếu



gw2Mwc2

d u

● Hai quark còn lại d và u không tham giaphân rã (hai quark quan sát viên)

Phát hiện neutrino

Phương pháp 3 γ

● Thí nghiệm phát hiện antineutrino electron

được thực hiện những năm 1950 bởi Reines

và Cowan Mục đích của thí nghiệm nhằm

phát hiện phản ứng phân rã β ngược

νe + p → e+ + n

● Thí nghiệm được thực hiện theo phương

pháp sau đây Antineutrino ¯νe sinh ra từphân rã β tương tác với proton của H2Otrong bia, sinh ra positron và neutron

● Sau quãng chạy vài mm, positron (sau khi

tương tác với vật chất, lúc đó gần như

đứng yên) hủy cặp với electron trong môitrường, sinh ra hai photon năng lượng

511 keV bay ngược chiều nhau vào haidetector nhấp nháy lỏng Nháy sáng sinh

ra được ghi nhận bằng ống nhân quangđiện PM

● Neutron bị làm chậm (nhiệt hóa, khoảngthời gian để nhiệt hóa neutron được chọnkhoảng 30 µs) sau đó bị bắt giữ bởi cad-mium trong thành phần của CdCl2 đượchòa tan trong nước

n + 108Cd → 109Cd⋆ → 109Cd + γ

● Photon sinh ra khi 109Cd⋆ quay trở vềtrạng thái cơ bản cũng được phát hiệntrong chất nhấp nháy lỏng Tín hiệu đượcmong đợi là trùng phùng hai photon 511keV bay ngược chiều nhau, tiếp theo làchùm photon xuất hiện sau khoảng thờigian 30 µs

Phát hiện neutrino

Nguồn neutrino

● Xác suất phản ứng tỷ lệ với thông lượng và

tiết diện hiệu dụng

● Tiết diện hiệu dụng tỷ lệ với năng lượng

● Bom nguyên tử sinh ra neutrino thông lượng

cao và năng lượng cao

● Ý tưởng sử dụng nguồn neutrino từ vụ

nổ hạt nhân được thay đổi sau khi nhàmáy điện hạt nhân đầu tiên xuất hiện

● Detector được che chắn đặt cách lõi lòhạt nhân Savannah River khoảng 11 m,dưới mặt đất 12 m để giảm tia vũ trụ

● Mỗi detector chứa 1400 lít nhấp nháylỏng, với 110 ống nhân quang điện

● Thiết bị gồm ba detector nhấp nháy lỏng

xen giữa hai bình chứa nước (bia), caokhoảng 2 m, nặng khoảng 10 tấn không kểphần che chắn

● Thí nghiệm chạy khoảng 100 ngày trong

một năm, trong thời gian lò hoạt động, thuđược khoảng 3 sự kiện trong một giờ

● Kết quả thu được được kiểm tra chéo theo

nhiều cách khác nhau Sử dụng nguồn

64Cu phóng xạ β+ để kiểm tra tín hiệutrùng phùng hai photon bay ngược chiềunhau

● Thay đổi nồng độ CdCl2 trong nước đểthay đổi thời gian nhiệt hóa neutron

● Đo trong trường hợp lò phản ứng khônghoạt động để xác định phông nền

● Kết quả thu được cho phép xác định giátrị tiết diện hiệu dụng neutrino đo được

σ = 6 × 10−44 cm2 phù hợp với kết quảtính toán lý thuyết của Bethe và Peierls

Phát hiện neutrino

Xác định khối lượng neutrino

● Fermi thu được công thức cho năng lượng

của electron trong phân rã β

● Khối lượng neutrino quyết định dạng phổ

năng lượng của electron tại gần giá trị nănglượng cực đại, hay còn gọi là điểm kết thúccủa phổ năng lượng

● Để xác định khối lượng của neutrino, cần

đo dạng phân bố năng lượng của electrontại những điểm gần giá trị cực đại

● Việc tồn tại các hạt tích điện trong khôngkhí hay trong thiết bị làm cho việc thựchiện thí nghiệm thêm khó khăn

● Năm 1952, Langer và Moffat xác địnhkhối lượng neutrino nhỏ hơn 250 eV/c2

trong thí nghiệm phân rã tritium (3H)

3

H → 3He + e− + νe

cho thấy khối lượng của neutrino nhỏ,nhưng cũng có thể khác không

Phát hiện neutrino

● Năm 80, các nhà vật lý tại ITEP (Moscow),

tiến hành một thí nghiệm mới tính tế hơn,đánh giá khối lượng neutrino nằm trongkhoảng từ 14 eV/c2 đến 46 eV/c2

● Kết quả trên không những làm cho các nhà

vật lý vui mừng, mà còn nằm trong khoảngcác nhà thiên văn đang mong đợi, để hiểuđược lý thuyết Big Bang về vũ trụ giãn nở

và vật chất tối

● Thí nghiệm kiểm chứng cho thấy kết quả

của ITEP không chính xác, vì đã sử dụngnguồn tritium làm lạnh, dẫn đến biến dạngphân bố năng lượng của electron, khi elec-tron bay ra khỏi nguồn rắn với mật độ cao

● Electron từ phân rã β− được gia tốc bằng

điện trường với độ chính xác cao, làm tăngkhả năng đo chính xác năng lượng của elec-tron

● Cũng như thí nghiệm của ITEP, nănglượng của electron được xác định thôngqua độ cong của electron trong từ trường

và bằng cách đo vị trí sau cùng của tron thông qua detector nhạy vị trí

elec-● Kết quả gần đây của nhóm Zurich (từnăm 1990) cho thấy khối lượng neu-trino tương thích vẫn bằng không, nhưngkhông vượt quá 9 eV/c2, hay 1/60000khối lượng electron

Ba loại neutrino

Neutrino kèm muon

● Quan sát tấm ảnh của Powell về phân rã pion người ta thấy một hiện tượng đặc biệt Hạt

muon xuất hiện ở góc 90◦ so với phương ban đầu của pion

● Va chạm với nguyên tử trong nhũ tương ảnh tạo nên những sai lệch nhỏ trên đường đi, chứ

không thể có rẽ ngoặt như vậy

● Một hạt khác sinh ra trong phân rã pion, hạt đó không để lại dấu vết trong nhũ tương ảnh

nghĩa là hạt đó trung hòa về điện Chúng ta giả thiết đó là neutrino

π− → µ− + ¯ν

● Phân rã muon gây một ấn tượng mạnh hơn : sinh ra electron và hai neutrino

µ → e + ν + ¯ν

● Lặp lại thí nghiệm nhiều lần và mỗi lần đo năng lượng của electron bay ra Năng lượng của

electron thay đổi nên ít nhất phải có ba hạt

● Hai neutrino trên giống nhau hay khác nhau ?

Ba loại neutrino

● Trong các phân rã có muon tham gia

thường sinh ra neutrino (muon) như trongtrường hợp phân rã pion π− → µ− + νµhoặc phân rã muon µ− → e− + νe + νµ

● Liệu neutrino (muon) sinh ra cùng muon

trong phân rã pion có đồng nhất với trino (electron) sinh ra cùng electron trongphân rã bêta n → p + e−

● Trong trường hợp νe đồng nhất với νµ, tiết

diện hiệu dụng của hai phản ứng trên nhưnhau, khi sử dụng cùng một thiết bị thínghiệm, lượng muon sinh ra bằng lượngelectron

● Thí nghiệm kiểm chứng giả thuyết haineutrino (định luật bảo toàn riêng rẽ sốlepton electron và số lepton muon) đượctiến hành tại Brookhaven năm 1962

● Chùm proton được gia tốc đến nănglượng 29 GeV, đập vào bia sinh ra pion

Các pion π± sinh ra trong phản ứng phân

rã thành muon µ± và netrino muon νµ

● Lớp thép dày khoảng 13 mét (gỡ ra từcác tàu chiến quá hạn sử dụng) đượcdùng che chắn để hãm lại tất cả các hạtkhác tới bia trừ neutrino

● Thí nghiệm đem lại giải Nobel năm 1988cho Lederman, Schwartz và Steinberger

Ba loại neutrino

● Sử dụng 1014

¯µ từ phân rã π−, Lederman,Shwartz, Steinbeger và các công sự đo được

29 sự kiện của phản ứng mong đợi

¯ µ + p → µ+ + n

● Việc không ghi nhận sự kiện

¯ µ + p → e+ + n

cho phản ứng trên, chứng tỏ νe và νµ làhai loạt hạt khác nhau

Ba loại neutrino

● Neutrino tauon ντ được phát hiện trực tiếp

năm 2000 bởi thí nghiệm DONUT tại milab, thí nghiệm trên cũng đo tiết diện hiệudụng của ντ

Fer-● Chùm proton năng lượng 800 GeV của

Teva-tron va chạm với bia sinh ra rất nhiều hạttrong đó có ντ xuất hiện qua kênh phân rãcharm meson

● Một trong các hạt sinh ra là meson D+

với tỷ lệ 6.4 % tạo nên nguồn ντ

● Từ trường được sử dụng để lái các hạttích điện theo hướng khác Các vật liệuche chắn chủ yếu là thép và beton được

sử dụng để hấp thụ các hạt trừ neutrino

● Detector gồm những tấm thép và nhũtương ảnh xen kẽ nhau

Kỹ thuật nhũ tương ảnh (nhóm Nagoya)đóng vai trò quan trong trong việc pháthiện ντ

Ba loại neutrino

● Chùm ντ đi qua một vài lớp sắt và nhũ

tương ảnh, trong một số trường hợp hiếmhoi, ντ tương tác với sắt trong detector sinh

ra hạt tích điện để lại những vết nhìn thấyđược trong nhũ tương ảnh Hạt tích điệncũng có thể được ghi nhận trong hệ thốngdetector nhấp nháy và buồng trôi

● Hạt τ để lại vết ngắn hơn 1 mm trong nhũ

tương ảnh trước khi phân rã theo nhiềukênh khác nhau

● Sử dụng số liệu của 3.6 × 1017 protonnăng lượng 800 GeV, sau khi phân tíchthí nghiệm thu được 9 sự kiện tương tácdòng tích điện của ντ với khoảng 1.5 sựkiện nhiễu trên tổng số 278 sự kiện tươngtác của ντ

● Thí nghiệm không phân biệt được ντ và

ντ Giả thiết Ds là nguồn của ντ, thínghiệm nhận được tiết diện hiệu dụngσ(ντ) = (0.39 ± 0.13 ± 0.13) × 10−38

cm2 GeV−1

Neutrino mặt trời

Cấu tạo mặt trời

● Phần mặt trời quan sát được có thể được

chia thành ba lớp : quang cầu hay bề mặtcủa mặt trời; sắc cầu và nhật hoa tạo nênkhí quyển mặt trời Nhiệt độ và mật độ củamặt trời biến đổi theo dải rất rộng từ tâmmặt trời ra đến vùng nhật hoa

● Độ sáng quá lớn của quang cầu gây khó

khăn khi nghiên cứu mặt trời Nhật hoađược quan sát khi xảy ra nhật thực toànphần

● Các vùng bên trong được nghiên cứu qua

những hạt tiết diện hiệu dụng nhỏ như trino và các mô hình động học mặt trời

neu-Vùng Kích thước nhiệt độ mật độ kg/lLõi hạt nhân 0 đến 0.03 R⊙ 13 ÷ 15 × 106 K từ 160 đến 10

Vùng bức xạ trong 0.3 đến 0.7 R⊙ 7 đến 1 triệu K từ 10 đến 1

Vùng đối lưu 0.7 đến 0.999 R⊙ 1 triệu đến 15 × 103 K từ 1 đến 3 × 10−6

Quang cầu dày khoảng 350 km trung bình 6000 K từ 3 × 10−6 đến 10−7

Sắc cầu 3000 km trên bề mặt từ 4 đến 20 × 103 K từ 10−7 đến 10−13

Nhật hoa dài triệu km từ 1 đến 10 triệu K từ 10−13 đến 10−17

Neutrino mặt trời

Nhiên liệu Hydrogene

● Thí nghiệm của Raymon Davis nhằm nghiên

cứu neutrino sinh ra từ các phản ứng hạtnhân cung cấp năng lượng cho mặt trời làmthay đổi tỷ lệ các nguyên tố

● Mặt trời từ lúc hình thành đến nay (khoảng

5 tỷ năm) không thay đổi nhiều

● Năng lượng được truyền bằng bức xạ và đối

lưu, nhưng áp suất nhiệt và dòng bức xạ từtrong ra cân bằng với trọng lực từ ngoàivào Trong trường hợp ngược lại, mặt trời

sẽ co lại hoặc phình ra trong vòng một giờ

● Do chỉ tham gia tương tác yếu, neutrino từ

tâm mặt trời đi thẳng ra không chịu tươngtác (ngược lại, photon phải mất vài triệunăm mới ra khỏi mặt trời) Như vậy, neu-trino cho phép chúng ta nhìn thấy trực tiếptâm mặt trời

● Năng lượng trong mặt trời được sinh ra chủ

yếu qua phản ứng tổng hợp hydrogène

4p → 4He + 2e+ + 2ν e + 26.73 MeV

Quá trình xảy ra theo nhiều giai đoạn

● Đầu tiên, proton tương tác yếu với nhau

● Tiếp theo, deutrium kết hợp với protontheo tương tác điện từ để tạo nên 3He

Neutrino mặt trời

Neutrino từ mặt trời

● Quá trình thứ yếu sinh 4He được thực hiện

thông qua việc tạo thành các nguyên tốnặng hơn Đầu tiên, berylium được tổng hợp

3

He + 4He → 7Be + γ

● Sau đó, lithium được tổng hợp tham gia

phản ứng với proton sinh 15 % lượng 4He

e − + 7Be → 7Li + ν e

p + 7Li → 2 4He

● Phản ứng này sinh ra neutrino năng

lượng thấp (0.86 MeV với 90 % và 0.38MeV với 10 %) nên thường không đủ gây

● Năng lượng mặt trời sinh ra trong mộtgiây là 3.86 × 1026 J/s, thông qua 1038

phản ứng phát ra 2 × 1038 neutrino

● Trong 1011 neutrino sinh ra, 35 neutrinođến được trái đất Trái đất nhận đượctrong một giây 7×1028 neutrino, hay vớithông lượng 6 × 1010 netrino/s.cm2

Neutrino mặt trời

Nguồn neutrino từ mặt trời

Neutrino mặt trời

Phương pháp Chlorine

● Năm 1949, Bruno Pontecorvo đề ra phương

pháp 37Cl nhằm xác định neutrino thôngqua phân rã beta ngược

● Đồng vị 37Cl chiếm 24.23% chlorine trong

tự nhiên, tham gia phản ứng

37

Cl + νe → 37Ar + e−Argon là khí trơ sẽ thoát khỏi liên kết vớicarbon, nên có thể chiết tách được

● Hơn nữa 37

Ar là chất phóng xạ, phân rãbằng cách chiếm K với thời gian sống 35.04ngày Electron vòng ngoài nhảy vào chiếmchỗ trống và phát ra electron (thứ ba) vớinăng lượng thấp (electron Auger)

● Ngưỡng của phản ứng được xác địnhthông qua hiệu số khối lượng của cáchạt nhân 37

Cl và 37Ar, nhận giá trị(MAr − MCl) c2 = 0.82 MeV Người tatrông đợi khoảng vài phản ứng neutrinocho một ngày

● Sau vài ngày, chúng ta cần tìm kiếm mộtvài hạt nhân 37Ar được sinh ra thông quaviệc đo tia X xuất hiện khi hạt nhân 37

Arbắt electron

● Tuy nhiên, do 37Cl chỉ có thể tham giaphản ứng với neutrino có năng lượng lớn,nên phương pháp này không đo đượcneutrino sinh ra trong quá trình pp chiếmđến 85% neutrino mặt trời

Neutrino mặt trời

Ngưỡng phản ứng neutrino