Fruktstund med Nobelpris i fysik

Neutriner som byter sort? Vad handlar det om egentligen?

Det finns tre olika sorters neutriner: elektronneutriner, muonneutriner och tauneutriner. Men låt oss för enkelhetsskull kalla dem för äpplen, päron och bananer.

 

frukt

Solen lyser tack vare kärnreaktioner där väte slås samman till helium. Av bara farten bildas det också en himla massa elektronneutriner – dvs äpplen.

Redan på 60 och 70-talen stod det klart att det verkade komma alldeles för lite äpplen från solen. Mätningar med hjälp av underjordiska detektorer gav oväntat låga värden. Vart hade de tagit vägen?

SNO i Kanada, under ledning av Arthur McDonald, kunde visa att de hade bytt sort. En del av äpplena hade förvandlats till päron och bananer under resan hit. Till skillnad från tidigare detektorer som bara kunde känna smaken av äpple, kunde SNO hantera både päron och bananer. Slutsatsen blev att det måhända inte kom så många äpplen från solen men den totala mängden frukt var i alla fall den rätta!

Vid Super-Kamiokande i Japan, under ledning av Takaaki Kajita, undersökte man neutriner skapade av kosmisk strålning som dundrar in i atmosfären. Detektorn hade möjlighet att känna av både äpplen och päron. Man tittade på neutriner som kom dels från atmosfären alldeles ovanför men också från andra sidan jorden. Vad man upptäckte var att mängden äpplen alltid var den samma — tydligen bytte de inte sort i just det här fallet. Däremot kom det mindre med päron från andra sidan jorden. Vad hade hänt? De hade förstås bytt sort och blivit bananer!

Summa summarum innebär dessa resultat att neutriner kan byta sort. Och detta innebär i sin tur att de måste ha massa. Förklaringen till just detta är lite knepig. Det har att göra med kvantmekaniken och att neutrinerna inte bara uppträder som partiklar utan ibland bättre beskrivs som vågor. Dessa svängande vågor kommer i ofas om neutrinerna har olika massor och resultatet blir fruktsallad.

Mer om priset finns att läsa hos Kungliga Vetenskapsakademin och man kan också titta på sändningen från SVT och ett försök som jag gör att förklara vad det handlar om.

Det kommer mer om neutrinerna på dessa sidor framöver.

 

  • Mika Pursiainen

    Hej! Jag hörde något om en teori att neutrinerna skulle kunna lösa gåtan om mörk materia, om det finns s.k. ”vänsterhänta” (eller var det ”högerhänta”?) neutriner som roterar i motsatt riktning och därmed har högre massa. Kanske en förenkling men finns det några belägg för detta?
    Tack för en bra blogg!

    • Ulf Danielsson

      Tack för frågan! Vanliga neutriner är vänsterhänta och vanliga antineutriner är högerhänta. Detta innebär att de skruvar sig fram som felgängade respektive rättgängade skruvar. Tanken är att det skulle kunna finnas högerhänta neutriner (och vänsterhänta antineutriner) som dessutom växelverkar mycket lite med andra partiklar. Man säger att de är ”sterila”. Dessa sterila neutriner skulle kunna vara ganska tunga och utgöra den mörka materien. (Vanliga neutriner bidrar förresten också en del till universums materia. Kanske lika mycket som det finns materia i stjärnor. Men de utgör ändå bara en obetydlig del av den mörka materien.)

      • Mika Pursiainen

        Tack för svaret!
        Hur trolig tycker du själv tanken på ”omvända” neutriner är, betraktat som lösningen till mörk materia? Är det en populär tanke eller finns det mer accepterade lösningar?

        Har jag förstått rätt att neutriner tillhör en ”grupp” partiklar som kallas wimps (Weakly Interactive Massive Particles)? Vad finns det för andra typer av wimps?

        Tack på förhand!

        • Ulf Danielsson

          Den mest populära lösningen är supersymmetriska partiklar som är just WIMPS.

          Men vem vet! Se uppföljande blogginlägg!

  • Kjell Edin

    Hej Ulf,
    Jag deltog veckan vid Sigtunastiftelsens seminarium.
    Jag ställde en fråga till professor Snellman som han skulle fundera på och återkomma.
    Det blev inte tid till det så jag frågar Dig istället.
    Fråga: Varför använder kosmologer tempus presens när man talar om händelser som ligger långt bak i tiden.
    Ex. Man säger galaxen rör sig bort från oss ty den har stark rödförskjutning.
    Om man använde preteritum och sade att galaxen rörde sig bort från oss, skulle man kunna driva följande resonemang: För 10 miljarder år sedan expanderade universum väldigt snabbt ( stark rödförskjutning),
    för 5 miljarder år sedan expanderade universum hälften så snabbt (svagare rödförskjutning).
    För 2,5 miljoner år sedan expanderade universum inte alls ( ingen rödförskjutning hos Andromedagalaxen.
    Detta endast med utgångspunkt från rödförskjutningen.
    Tänker jag helt fel?

    • Ulf Danielsson

      Tack för frågan! Den hastighet som en galax rör sig bort från oss påverkas både av dess avstånd och av när man tittar på den. JUST NU rör sig en galax på stort avstånd bort från oss snabbare än en galax som är nära. Detta har i sig inget att göra med att universum skulle expandera snabbare i det förflutna. Istället är det en följd av att allt rör sig lika snabbt från allt annat överallt på samma sätt. Hubbles lag helt enkelt. När man observerar en galax måste man ta hänsyn dels till denna effekt OCH i vad mån den hastighet som universum utvidgar sig med dessutom förändras med tiden.

      • Kjell Edin

        Hej Ulf,
        Tack för Ditt svar, men jag är fortfarande förbryllad.
        Du använder också presens när Du säger att en avlägsen galax rör sig fortare bort från oss än en närbelägen. Hur kan vi veta det, när det är miljardtals år sedan vi såg den?
        Mitt resonemang om universums minskande expansion bygger på Hubbles lag som säger att rödförskjutningen ökar proportionellt med avståndet och således också med tidsavståndet.
        Det måste då finnas några andra belägg som gör att vi kan säga att avlägsna galaxer rör sig snabbt bort från oss. Teoretiskt kanske dom inte ens existerar längre.
        Är teorin om universums expansion vetenskapligt bevisad eller är det en vetenskaplig modell?
        Tacksam för Dina synpunkter.

  • Pingback: Neutriner i Garpenbergs gruva? - Ulf Danielsson()