PMN SE1-01
advertisement
164. De ontdekking van het tau–neutrino PMN SE1-01 Volgens het standaardmodel van elementaire deeltjes bestaan er drie soorten elektronachtige deeltjes: het elektron e, het muon en het tauon , zie figuur 1. Belangrijke overeenkomsten tussen deze deeltjes zijn dat ze dezelfde lading hebben en dat ze alledrie een bijpassend neutrino hebben. Het ‘gewone’ neutrino νe hoort bij het elektron. Behalve dit elektron-neutrino bestaan er dus ook het mu-neutrino νμ en het tau-neutrino ντ. Figuur 1 3p In juli 2000 werd het tau-neutrino voor het eerst waargenomen. Daarbij maakte men gebruik van het feit dat een neutrino bij de botsing met een atoomkern een kernreactie kan veroorzaken. Hierbij wordt een neutron omgezet in een proton volgens de reactie: + n p+ + – 1 □ Leid uit de bovenstaande reactievergelijking een soortgelijke vergelijking af voor het waarnemen van een anti––neutrino ( ) bij een botsing met een atoomkern. Geef hierbij aan welke symmetrieën je gebruikt. Figuur 2 De reactie waarbij het werd waargenomen, vond plaats door een bundel bestaande uit de drie typen neutrino’s op een groot blok ijzer te laten vallen, zie figuur 2. Het –neutrino werd herkend door het waarnemen van het tauon dat bij de reactie met de ijzerkern werd gevormd, en waarbij een ijzerkern werd omgezet in een cobaltkern. De reactievergelijking luidt: + 4p 56 Fe 56 Co + – 2 □ Bereken hoeveel kinetische energie het –neutrino minimaal nodig heeft om deze reactie te laten plaatsvinden. Cruciaal in dit experiment is de mogelijkheid om geproduceerde tauonen en anti-tauonen te herkennen. Dit moet gebeuren aan de hand van de vervalproducten, met behulp van behoudsprincipes. In de tabel worden enkele reacties gegeven die wel mogelijk zijn en enkele die niet mogelijk zijn. A: Wel mogelijk B: Niet mogelijk – 2 e– + e+ – e – + e + – 0 + – + + + – e– + – 0 + – + – e+ + 2 – + + + ν + 3p 3 □ Stel zelf een behoudswet op waaraan de reacties uit tabel A wel voldoen, maar die uit tabel B niet.
