電子ニュートリノとは？わかりやすく解説

電子ニュートリノ
組成	素粒子
粒子統計	フェルミ粒子
グループ	レプトン
世代	第一世代
相互作用	弱い相互作用; 重力相互作用
反粒子	反電子ニュートリノ(ν ; e)
理論化	ヴォルフガング・パウリ (1930)
発見	フレデリック・ライネス、クライド・カワン (1956)
記号	ν ; e
質量	非ゼロだが、非常に小さい（ニュートリノ質量.）
電荷	0
カラー	持たない
スピン	1⁄2
弱アイソスピン	LH: ?, RH: ?
弱超電荷	LH: ?, RH: ?
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電子ニュートリノ（英: electron neutrino）は、素粒子標準模型における第一世代のニュートリノである。レプトンの三世代構造において、同じく第一世代の荷電レプトンである電子と対をなすため、電子ニュートリノと名付けられた。

ベータ崩壊の過程で運動量とエネルギーが喪失するという現象から、1930年にヴォルフガング・パウリによって予測され、1956年にフレデリック・ライネスとクライド・カワンによって最初に検出された^[1]。

予測

1900年代初め、理論によりベータ崩壊によって特定のエネルギーを持った電子が放出されると予測された。しかし1914年、ジェームズ・チャドウィックは連続したスペクトルを持つことを示した^[1]。

1930年、ヴォルフガング・パウリは未発見の粒子がエネルギー、運動量、角運動量を持ち去っているという理論を提案した^{[nb 1]}^[2]。

1930年12月4日、パウリはチューリヒのPhysical Institute of the Federal Institute of Technologyに宛てて有名な手紙を書き、その中でベータ崩壊における連続スペクトルの問題を解決するために電子ニュートリノの存在を提案した。この手紙の全文の翻訳はPhysics Today誌の1978年9月号で読むことができる^[3]。

発見

1970年11月13日に初めて観測されたニュートリノの飛跡。水素の泡箱の中で、ニュートリノは陽子と衝突している。衝突地点は写真の右側で3本の線が放射しているところである。

β崩壊のニュートリノを検出する装置は、1942年に王淦昌によって初めて考案された^[4]。そして、電子ニュートリノは、1956年にフレデリック・ライネスとクライド・カワンによって初めて検出された^[1]^[5]。この業績により、フレデリック・ライネスは1995年のノーベル物理学賞を受賞した。

命名

パウリは当初この粒子をニュートロン（neutron）と名づけた。しかしジェームズ・チャドウィックが1932年により重い核粒子を発見して中性子（neutron）と名付けると、2つの別の粒子が同じ名前で呼ばれることとなった。ベータ崩壊の理論を発展させたエンリコ・フェルミは1934年にニュートリノという新しい言葉を作り、この問題を解決した。この言葉はイタリア語で小さいneutronという意味である^[6]。

二つ目のニュートリノの存在が予測・発見されると、ニュートリノの種類を区別することが重要になった。現在では、パウリのニュートリノは電子ニュートリノと呼ばれ、二つ目のニュートリノはミューニュートリノと呼ばれている。しかし、歴史的な経緯から、単にニュートリノと言った場合には電子ニュートリノを指すことが多い。

脚注

^ ベータ崩壊のこの解釈に反対した人物にはニールス・ボーアがいる。彼はエネルギー、運動量、角運動量は量的に保存される必要はないとした。

出典

^ ^a ^b ^c “The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist”. Los Alamos Science 25: 3. (1997) 2010年2月10日閲覧。.
^ K. Riesselmann (2007). “Logbook: Neutrino Invention”. Symmetry Magazine 4 (2).
^ L.M. Brown (1978). “The idea of the neutrino”. Physics Today 31 (9). doi:10.1063/1.2995181.
^ K.-C. Wang (1942). “A Suggestion on the Detection of the Neutrino”. Physical Review 61 (1–2): 97. doi:10.1103/PhysRev.61.97.
^ F. Reines, C.L. Cowan, Jr. (1956). “The Neutrino”. Nature 178: 446. doi:10.1038/178446a0.
^ M.F. L'Annunziata (2007). Radioactivity. Elsevier. p. 100. ISBN 9780444527158

参考文献

F. Reines, C.L. Cowan, Jr. (1956). “The Neutrino”. Nature 178: 446. doi:10.1038/178446a0.
C.L. Cowan, Jr., F. Reines, F.B. Harrison, H.W. Kruse, A.D. McGuire (1956). “Detection of the Free Neutrino: A Confirmation”. Science 124: 103. doi:10.1126/science.124.3212.103.

[2] ベータ崩壊のこの解釈に反対した人物にはニールス・ボーアがいる。彼はエネルギー、運動量、角運動量は量的に保存される必要はないとした。

[LAS-1] “The Reines-Cowan Experiments: Detecting the Poltergeist”. Los Alamos Science 25: 3. (1997) 2010年2月10日閲覧。.

[3] K. Riesselmann (2007). “Logbook: Neutrino Invention”. Symmetry Magazine 4 (2).

[4] L.M. Brown (1978). “The idea of the neutrino”. Physics Today 31 (9). doi:10.1063/1.2995181.

[5] K.-C. Wang (1942). “A Suggestion on the Detection of the Neutrino”. Physical Review 61 (1–2): 97. doi:10.1103/PhysRev.61.97.

[6] F. Reines, C.L. Cowan, Jr. (1956). “The Neutrino”. Nature 178: 446. doi:10.1038/178446a0.

[radioactivity-7] M.F. L'Annunziata (2007). Radioactivity. Elsevier. p. 100. ISBN 9780444527158

[1]

[nb 1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

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でんし‐ニュートリノ【電子ニュートリノ】