II. Jak to się robi:
eksperymenty nieakceleratorowe
Antrakt: czy fizyka cząstek = fizyka wysokich energii (>1GeV)?
W zasadzie tak, bo:
a) relacja nieoznaczoności
b) próg na produkcję niestabilnych Wyjątek: fizyka neutrin, bo:
zawsze oddziaływanie elementarne (krótki zasięg słabych oddziaływań) dla wielu reakcji próg nie istnieje
Zatem dwie kategorie eksperymentów nieakceleratorowych:
1. Neutrina niskich energii: a) hipoteza Pauli’ego
b) reaktorowe (Reines-Cowan) c) słoneczne (Davis, deficyt) (Przy okazji: akceleratorowy
eksperyment neutrinowy „e-”.)
2. Cząstki wielkich energii -promieniowanie kosmiczne:
a) odkrycie (Hess 1912); skład na poziomie morza: e±, g, odkrycie mionów i nietrwałych hadronów (piony, kaony, hiperony),
b) oryginalny strumień ponad atmosferą: protony (95%), cząstki a (4.5%), cięższe jądra(0.5%); widmo pierwotne energii, możliwe pochodzenie (ograniczenie Greisena-Kuzniecowa-Zacepina); “ogon” skrajnie wysokich energii jako jedyne okno badania takich oddziaływań (zderzeń z jądrami materii),
c) „neutrina atmosferyczne” (produkty rozpadów oraz )
-pierwsza względnie pewna informacja o oscylacjach (Superkamiokande ‘98):
i) aparatura: zbiornik wodny walcowy 50 kt „obłożony” fotopowielaczami do detekcji promieniowania Czerenkowa, na zewnątrz „liczniki wetujące”; detekcja elektronów i mionów z reakcji neutrin,
ii) wyniki: e w przybliżeniu
symetryczne „góra - dół” (tj. bezpośrednio z atmosfery i przez Ziemię), dla deficyt „z dołu”,
iii) interpretacja: mieszanie neutrin mionowych i taonowych (w próżni lub w materii) daje „znikanie”, bo na produkcję taonów brak energii (inna
możliwość: neutrina „sterylne”); dopasowane wartości różnic mas rzędu 10-2eV,
iv) wnioski: neutrina muszą mieć masę, bo bez tego mieszanie niemożliwe, ale wartości mas i sposób wprowadzenia jeszcze nieustalone - ograniczenia doświadczalne znacznie powyżej różnic, różne możliwe teorie (masy Diraca, masy Majorany?).
