Нейтрино - элементарная частица, относится к классу лептонов, имеет отрицательную спиральность и массу около 0,28 эВ.
В далеком 1930 году, ученые столкнулись с неожиданной проблемой. В экспериментах с бета-распадом, спектр энергий излучаемых электронов оказался непрерывным, а не дискретным, как предписывала квантовая механика. При расчетах выходило, что небольшая часть энергии куда-то пропадает, нарушая закон сохранения энергии. Нужно было срочно искать ошибку.
Отчаянную попытку спасти закон сохранения энергии предпринял Вольфганг Паули. Он предположил, что энергия не пропадает, а уносится какой-то неизвестной частицей. Неизвестная частица должна была обладать весьма необычными свойствами. Это должна быть элементарная античастица, она должна была быть сверхмалой и сверхлегкой, обладать только слабым и гравитационным взаимодействием и иметь спин равный -1/2. Физик Энрико Ферми, предложил назвать частицу нейтрино, что означает маленький нейтрон, и предположил, что нейтрино рождается во время распада нейтрона на протон и электрон. Протон остается в ядре, а нейтрино и электрон вылетают наружу. (В последствии такой нейтрино назовут электронным антинейтрино.)
Первые, относительно успешные эксперименты по поимке нейтрино, были произведены 25 лет спустя и нейтрино был официально признан существующим.
На сегодняшний день признаны следующие сорта нейтрино: электронное нейтрино/электронное антинейтрино; мюонное нейтрино/мюонное антинейтрино; тау-нейтрино/анти-тау-нейтрино. Некоторые исследования намекают на возможность существования четвертого сорта нейтрино.
Сначала ученые предполагали, что нейтрино не имеет массы, но в последствии выяснилось, что масса, хоть и ничтожно маленькая, но все-таки есть. Было открыто так же, что нейтрино в полете попеременно превращается из одного сорта нейтрино в другой сорт нейтрино. Что подразумевает очень хитрый механизм изменения массы нейтрино во время осцилляций.
Благодаря своей необычной природе и сверхмалой массе, нейтрино почти не взаимодействуют с обычной материей. Для того чтобы поймать один нейтрино, требуется очень мощный источник нейтрино, очень чувствительный детектор и очень много времени. Установку, как правило, приходится прятать глубоко под землей, чтобы предотвратить попадание в детектор сторонних частиц прилетающих из космоса. Лучшие установки способны уверенно поймать всего пару нейтрино в день, вследствие этого, нейтрино все еще малоизучен.
Окончательно нейтрино еще не устоялся в науке. Неизвестно сколько сортов нейтрино может существовать в природе. Есть намеки на то, что у нейтрино есть небольшой магнитный момент или даже заряд, что плохо вписывается в стандартную теорию. Предполагается, что нейтрино способны подобно нейтронам провоцировать ядерный распад. Так же, одна из связанных с нейтрино теорий предполагает, что фотон вовсе не элементарная частица, а состоящая из пары нейтрино/антинейтрино.
Нейтрино за свою жизнь пережил несколько волн критики. Некоторые ученые на разных этапах исследований предлагали отказаться от нейтрино или призывали исследовать его в более широких рамках. Другие отмечали плохую согласованность различных теорий работающих с нейтрино. Были и те, что критикуют чрезмерно разросшийся букет разнообразных частиц, включая нейтрино, предостерегая от ошибок и случайных дубликатов.
Вот один из вариантов ранней критики:
Главной проблемой при бета распаде является проблема консервации спинов. Спин протона, нейтрона и электрона 1/2. Нужно объяснить как одна частица со спином 1/2 распадается на две частицы с таким же спином. Паули объяснил это так: 1/2->1/2+1/2+(-1/2) То есть, нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино со спином -1/2. Но если мы вспомним что спин это векторная величина, а не скалярная, и произведем все те же расчеты, то все прекрасно сходится и с двумя частицами, а антинейтрино становится ненужным. Следовательно, наблюдаемые нейтрино, скоре всего являются самостоятельными частицами, возможно не имеющими прямого отношения к бета-распаду. Отсюда и скудность обнаружения вблизи источников, способных согласно теории, испускать мощнейшие потоки нейтрино.
