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I neutrini nella fisica delle particelle elementari Alessandro Iannucci.

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Presentazione sul tema: "I neutrini nella fisica delle particelle elementari Alessandro Iannucci."— Transcript della presentazione:

1 I neutrini nella fisica delle particelle elementari Alessandro Iannucci

2 Che cosè il neutrino Il neutrino in fisica delle particelle elementari è rappresentato dalla lettera greca Il neutrino appartiene alla famiglia dei leptoni

3 Quali sono le particelle elementari? Elementare non significa semplice, ma costituite solo da se stesse –Ricorda l di Democrito (indivisibile!) Il protone e il neutrone, per esempio, non sono particelle elementari Lelettrone invece, è una particella elementare

4 Ancora sulle particelle elementari I quark –Non esistono liberi * ma solo in coppie (Mesoni) e in terzetti (Barioni) *(almeno fino ad oggi non sono stati osservati) I leptoni –Esistono liberi e non esistono in coppie o in terzetti I bosoni di gauge –Sono gli intermediari delle forze

5 Sulle particelle NON elementari Adroni –Barioni: –Mesoni:

6 Sui bosoni di gauge Sono i portatori delle forze In fisica subatomica esistono 3 forze fondamentali FORZEPARTICELLE –Elettromagnetica fotone –Debolebosoni massivi (W -, W + Z o ) –Forte (adronica) gluoni unificate I neutrini risentono solo la forza debole!

7 Torniamo al neutrino Come mai non cè una foto del neutrino?? Il neutrino: È neutro Ha una massa molto piccola Ha uno spin ½ È un fermione (come i barioni e i leptoni) Ha interazione estremamente debole con la materia

8 Quali sono le sorgenti dei neutrini? 1-LUniverso Il Big Bang – 10 2 neutrini/cm 3 nellattuale Universo Le Supernovae Il Sole –Da quando ho iniziato a parlare nelle vostre teste sono passati (senza interagire) circa un miliardo di milioni di neutrini solari (I neutrini/s/cm 2 ) I raggi cosmici interagenti con latmosfera

9 Quali sono le sorgenti dei neutrini? 2- Luomo Le reazioni nucleari –Decadimenti, fissioni, fusione… Acceleratori di particelle Noi stessi –Conteniamo una piccola quantità di Potassio ( g), che è un elemento radioattivo che emette neutrini al giorno

10 Il neutrino nasce nel 1930 Suo padre è W. Pauli Nel decadimento si è osservato uno spettro energetico incompatibile con un decadimento a due corpi Doveva esistere per forza unaltra particella (allepoca invisibile) che portava con sé parte dellenergia iniziale

11 I neutrini sono tutti uguali? Abbiamo visto che esistono almeno 3 tipi di neutrini Inoltre sappiamo che potrebbero esistere anche le 3 antiparticelle dei 3 neutrini… sapori

12 Esiste lantineutrino? Conosciamo lantimateria: –Positrone –Antiprotone… Ma esiste lantineutrino? È uguale al neutrino?

13 Il neutrino deriva dal decadimento Se il neutrino fosse uguale allantineutrino Sperimentalmente si è osservato che neutrino e antineutrino non sono la stessa particella

14 Sperimentalmente si è osservato che i neutrino che derivano dal decadimento differiscono dai neutrini provenienti dal modo principale di decadimento del I neutrini muonici furono utilizzati per bombardare lalluminio Bruno Pontecorvo e non elettroni!!!

15 Un esperimento storico sul 1958: M. Goldhaber misura lelicità del Goldhaber M. et al., 1958, Phys Rev 109 (1015) Lelicità del neutrino ( ) è il prodotto scalare tra spin e impulso Goldhaber misurò elicità pari a –1 Misure analoghe hanno mostrato che lantineutrino ha elicità pari a +1 Avere elicità definita significa andare alla velovità della luce (c) Il problema rimane aperto!!

16 Che significa oscillazione? Si ha una oscillazione pura ogni volta che un punto materiale si muove secondo una legge sinusoidale x= posizione; A=ampiezza; w=frequenza; t=tempo Esempi : moto di una molla o di un pendolo

17 Le oscillazioni non pure Sono tutte quelle oscillazioni in cui non è presente una unica frequenza, ma uno spettro di frequenze. Il tipico esempio è il suono: il diapason dà il la puro; un accordo di chitarra dà uno spettro di frequenze legate ai differenti suoni.

18 I pendoli accoppiati Consideriamo 2 pendoli accoppiati con una molla Metto in oscillazione il primo con la sua frequenza Dopo un po di tempo il primo pendolo diminuisce la sua ampiezza di oscillazione e il secondo pendolo inizia a mettersi in modo Dopo un po di tempo il primo pendolo termina la sua oscillazione e il secondo pendolo arriva allampiezza massima Al diminuire delloscillazione del secondo pendolo, aumenta loscillazione del primo… …e così via…

19 I pendoli accoppiati

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41 Conclusione Loscillazione del primo pendolo si MESCOLA con loscillazione del secondo pendolo!! Dopo un certo tempo si ha PROBABILITA che dipende dal tempo di trovare loscillazione del primo o del secondo pendolo (o mischiata)

42 Pendolo x e pendolo y accoppiati

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44 Erwin SCHRÖDINGER Fisico austriaco. Il comportamento ambivalente di onda e corpuscolo è una proprietà generale della materia e della radiazione

45 Erwin SCHRÖDINGER Sia la materia che l'energia sono costituite da particelle la cui posizione non si può stabilire deterministicamente, ma soltanto in maniera probabilistica, attraverso una funzione d'onda da lui stesso introdotta. Il gatto di SCHRÖDINGER

46 …E' vivo o morto il gatto di Schrodinger? Possiamo conoscere la sua sorte senza guardare nella scatola in cui si trova? Per rispondere alle domande poste dal paradosso fisico di Schrodinger siamo costretti a riflettere sui concetti di casualità e di realtà oggettiva messi in crisi dalla più sconcertante teoria del Novecento: la teoria dei quanti…. di Ignazio Sardella

47 Il gatto di SCHRÖDINGER dove è il gatto? La funzione donda gode del principio di sommatività! Da un punto di vista PROBABILIATICO il gatto è sia nella scatola verde che in quella rossa

48 Il gatto di SCHRÖDINGER Collasso della funzione donda

49 Il gatto di SCHRÖDINGER-2 versione originale il gatto è vivo o è morto?

50 Oscillazione dei neutrini Condizioni necessarie: 1) 0 2) m 2 0

51 Oscillazione dei neutrini Si mescolano i sapori!!

52 Conferme sperimentali 1968: dal Sole arrivano circa il 35% dei e aspettati (Davis) 2002: i e prodotti dal Sole arrivano sulla Terra al 35% come e e per la restante parte come e (SNO- Sudbury Neutrino Observatory) 2004: il numero di e prodotto da reattori nucleari è minore di quello aspettato ad una distanza di circa 100 km

53 Super-Kamiokande Osservazioni consistenti per i neutrini muonici (prodotti negli strati superiori dell'atmosfera dai raggi cosmici) che si trasformano in neutrini tau. Un tipico evento neutrinico al Super-K Interno del rilevatore, dove i tecnici manutengono i tubi foto moltiplicatori usando una barca che naviga nell'acqua pura. L'acqua viene usata a causa del suo eccellente rapporto corti/indice di rifrazione

54 K2K KEK Super K Si è osservato un numero di Inferiore (compreso lerrore) a quelli partiti da KEK

55 Lultima frontiera: lesperimento in Italia Nel CERN di Ginevra verranno prodotti neutrini muonici e diretti verso losservatorio INFN del Gran Sasso. Il fascio di percorrerà circa 730 km. Nei laboratori INFN verranno misurati i, che non erano stati prodotti a Ginevra.

56 Bibliografia Wikipedia, I neutrini solari Dispense di Fisica Superiore, A.A , Tor Vergata Dispense di Fisica delle Particelle Elementari, A.A , Tor Vergata tamento.htm


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