Nötrinonun salınım bir olgudur kuantum mekaniği , bir sayede, nötrinonun belirli ile oluşturulan aroma leptonun (neutrino elektronik , Muon veya tau ) daha sonra başka bir tada sahip ölçülebilir.
Bu değerin belirli bir ölçüsüne sahip olma olasılığı, parçacık yayıldıkça periyodik olarak değişir. Nötrino salınımı hem teorik hem de deneysel ilgi konusudur, çünkü bu fenomenin gözlemlenmesi , parçacık fiziğinin standart modelinin çerçevesine uymayan parçacığın kütlesinin sıfır olmamasını içerir .
Yüklü leptonların her biri ile ilişkili 3 nötrino çeşidi vardır: elektron nötrino ν e , müon nötrino ν μ ve tau nötrino ν τ .
Bu aslında özdurumların ait Lagrange'ına tek olası çözüm demek ki etkileşim, zayıf etkileşim . Bununla birlikte, nötrinoların yayılma şeklini tanımlayan Lagrangian yayılımı, ν 1 , ν 2 ve ν 3 olarak adlandıracağımız farklı özdurumlara sahiptir . PMNS matris Uα elemanların i α bir olan özdurumu etkileşimi (örneğin, u veya r) ve i bir özdurumu yayılımı (1, 2 ya da 3) bir baz diğerine geçmek mümkün kılar. Bu nedenle, bir etkileşim sırasında oluşturulan bir elektron nötrinosu , yayılmanın üç öz durumunun doğrusal bir kombinasyonudur . Bununla birlikte, bu üç özdurum farklı hızlarda yayılır . Böylece, katedilen mesafeye ve ilk nötrinonun enerjisine bağlı olarak, ν 1 , ν 2 ve ν 3'ün birleşimi gelişir. Bu nedenle, belirli bir yayılma noktasında, tespit edilecek olan kombinasyon bir müon veya tau nötrinosununkine karşılık gelebilir. Başlangıçta elektronik nötrinonun tadı değişti: nötrino salınımından bahsediyoruz.
Süreç yalnızca iki koşulda gözlemlenebilir. Uygun etkileşim ve yayılma durumları farklı olmalıdır, bu da farklı kütlelere karşılık gelen farklı yayılma hızlarına neden olur.
1957-58'de Bruno Pontecorvo , düşük ama sıfır olmayan nötrino kütlesi olasılığını değerlendirdi. Bilinen tek kütlesel olmayan parçacık simetri uğruna fotondur. Aslında, ölçü değişmezliği ilkesi bu özelliği ifade eder, ancak nötrinolar için böyle bir ilke yoktur. Pontecorvo, hiçbir şeyin nötrinoların tat durumlarının kütlenin öz durumları (yayılma) olduğunu empoze etmediğini fark etti. Bu durumda onlar doğrusal bir kombinasyonu kitle özdurumlarıdır , , . Dahası, nötrinoların kütlelerinin çok zayıf olduğunu varsayarsak, bu , nötr kaonların salınımlarına benzer şekilde nötrino salınımlarının varlığına işaret eder . Nötrino salınımlarının incelenmesinin, kütlelerinin çok hassas bir şekilde ölçülmesine izin verdiğini de gösterdi. Aslında, nötrinoların zayıf kütlelerinin doğrudan ölçüm girişimleri, nötrinoların kütle alanına kıyasla deneyin izin verdiği zayıf duyarlılık nedeniyle çok kesin olmayan üst sınırlar oluşturmayı mümkün kılar.
2015 yılında Takaaki Kajita ve Arthur McDonald , nötrino salınımı konusundaki çalışmaları nedeniyle Nobel Fizik Ödülü'nü kazandılar .
Bir kütle durumu, farklı tatların durumlarının üst üste gelmesidir; bu nedenle, karşılık gelen doğrusal kombinasyonun katsayıları ile orantılı bağıl kuplajlarla "zayıf bir şekilde" etkileşir. Bu katsayılar salınımlara göre değiştiğinden, yayılma sırasında bağıl bağlar değişir.
Nötrinolar maddeden geçtiklerinde, çevre ile (zayıf) etkileşimleri özelliklerini değiştirir. Maddedeki bir nötrino, bir Z bozonunu bir elektron, proton veya nötron ile değiştirebilir. Standart Model, nötrinonun 3 çeşidinin bu şekilde etkileşime girebileceğini ve bu Z değişiminin büyüklüğünün aromadan bağımsız olduğunu belirtir. Elektriksel olarak nötr olan madde, Z ile etkileşim için protonların ve elektronların katkıları birbirini iptal eder. Sadece nötron yoğunluğuna bağlı olan ve 3 tat için aynı olan bir potansiyel kalır . Maddenin elektronları ile yüklü akım etkileşimleri (W bozonu) tarafından indüklenen etkin potansiyel , şuna eşit olarak hesaplanır ; ortamın elektron yoğunluğu ve Fermi sabiti. Maddede karışma açısı, vakumdaki açıdan farklıdır. Kat edilen ortamın yoğunluğu değişirse, yayılma sırasında zamanla değişir ve kütle durumları zamanın işlevleridir.
Nötrinoların bu salınımını birkaç deney göstermiştir. In 1998 , Super-Kamiokande deneyi o yapılan ilk kez salınım bu fenomeni vurgulamak için mümkün. 2010 yılında, Opera deneyi üzerinde çalışan araştırmacılar , ilk kez, müon nötrinosunun tau nötrinoya doğru salınımını doğrudan gözlemlediklerini açıkladılar. İçindeHaziran 2011, T2K projesinden araştırmacılar ilk kez müonik nötrinonun bir elektronik nötrinoya dönüşümünü gözlemliyorlar.
Gerçekleştirilen STEREO deneyi (Steril reaktör osilasyon) Laue-Langevin Institute de Grenoble arasında bir birinci veri kampanyası sağlarKasım 11, 2016 ve Mart 12, 2017. Nötrinoların kısa mesafeden salınmasıyla, dördüncü bir nötrino durumunun varlığını gösterebilirdi. STEREO'nun dünya çapında gerçekleştirilen diğer benzer deneylerle karşılaştırıldığında özgüllüğü, reaktör çekirdeğinin çok kompakt olmasından kaynaklanmaktadır. Ancak salınımı kesin olarak doğrulamak veya reddetmek için başka ölçüm kampanyaları gerekli olacaktır.
Nötrino salınımı bir yardımıyla açıklanmıştır matrise benzer CKM matriksi içinde kuark : salınım katılan çeşitli parametrelerin onu bilgilendiren, PMNS matrisinin . Bu parametrelerden biri, karıştırma açısı θ 13 (teta bir üç olarak telaffuz edilir), bilim adamlarının en az bilgilendirildiği parametredir ve bir elektron nötrinosunun başka bir tada salınması olasılığına karşılık gelir. Nötrinoların ve anti-nötrinoların θ 13'ünün karşılaştırmalı analizi, bu parçacıkların CP simetrisini ihlal edip etmediğini bilmeyi mümkün kılmalıdır; bu , evrenimizde maddenin antimaddeye göre nasıl öncelik kazandığını anlamayı mümkün kılan bir mekanizma .
Bu veri eksikliğini telafi etmek için 1998'den beri çok sayıda bilimsel deney gerçekleştirildi ve her biri bu parametrenin bilgisini geliştirmeyi mümkün kıldı ( Chooz deneyi , Double Chooz , Kamiokande , MINOS , T2K ve Daya Bay ). Ölçümü en hassas olan Daya Bay'inki , yaklaşık 8,8 ° ± 0,8'lik bir açıya karşılık gelen, sin² 2θ 13'ü 0,092 ± 0,016 (istatistiksel hata payı) ± 0,005 (sistematik hata payı) olarak tahmin etmektedir. İçindeNisan 2012, RENO deneyi (inç) , sonucu 6,3 σ güven düzeyiyle doğrular .