Se kilde til Neutrino

{{Infoboks partikel
 | navn = Neutrino
 | billede = FirstNeutrinoEventAnnotated.jpg
 | billedetekst = Den første observation af en neutrino fandt sted den 13. november 1970 i et hydrogen-boblekammer på dette historiske fotografi. Den usynlige neutrino rammer en [[proton]], og danner derved tre spor af partikler (t.h.). Neutrinoen omdannes til en [[myon]], det lange spor i fotografiets centrum. Det korte spor en protonen. Det tredje spor en en pi-meson dannet ved kollisionen.
 | klassificering = [[Elementarpartikel]]<br />[[Fermion]]<br />[[Lepton]]
 | sammensætning = 
 | generation = Første, anden, tredje
 | interaktion = [[Gravitation]] og [[Svag kernekraft]]
 | symbol = ν (ν<sub>e</sub>, {{overlinje|ν<sub>e</sub>}}, ν<sub>μ</sub>, {{overlinje|ν<sub>μ</sub>}}, ν<sub>τ</sub>, {{overlinje|ν<sub>τ</sub>}})
 | typer = 3 (electronneutrino, muonneutrino, tauneutrino)
 | antipartikel = Antineutrino (muligvis er neutrinoen sin egen antipartikel)<ref name=neutrinoensmassebestemmes />
 | partikel = 
 | masse =  lille, men ikke nul<ref name=neutrinoensmassebestemmes/> (Se [[neutrino#Neutrinoers masser|Neutrinoers masser]])
 | elektrisk_ladning = 0 [[elektrisk ladning|e]]<ref name=Standardmodellens/>
 | elektrisk_dipolmoment = 
 | elektriske_polarisering =
 | magnetisk_moment = 
 | magnetisk_polarisering = 
 | farve-ladning =
 | spin = <span class="frac"><sup>1</sup>⁄<sub>2</sub></span>
 | isospin =
 | paritet =
 | levetid = 
 | forudsagt = [[Wolfgang Pauli|Pauli]] (1930)<ref name=Denlilleneutron/>
 | opdagelse = [[Clyde Cowan|Cowan]] og [[Frederick Reines|Reines]] (1956)<ref name=Illustreret/>
}}
'''Neutrino''' er fællesbetegnelsen for tre påviste neutrinotyper: ν<sub>e</sub> = '''elektronneutrino''', ν<sub>μ</sub> = '''myonneutrino''', ν<sub>τ</sub> = '''tauonneutrino''', som alle er [[elementarpartikel|elementarpartikler]]. De 3 neutrinotyper har ikke [[elektrisk ladning]] og kan ikke vekselvirke med den [[stærke kernekraft]].

Eksistensen af disse bølgepartikler blev foreslået af fysikeren og tænkeren [[Wolfgang Pauli]] i [[1930]], den blev påvist første gang i [[1956]] af fysikerne [[Fred Reines]] og [[Clyde Cowan]].

En fjerde neutrinotype, den "'''sterile neutrino'''" er mulig, men den er endnu vanskeligere at påvise end de tre andre typer, er ikke påvist og dens eksistens er følgelig endnu kun en teoretisk mulighed.

== Historie ==
Eksistensen af neutrinoen blev foreslået af [[Wolfgang Pauli]] i [[1930]] som en løsning på et problem, som blevet påvist i 1914 af [[James Chadwick]]. Problemet bestod i at elektronerne, som blev udsendt ved [[betastråling]] ikke blev udsendt ved en bestemt energi.<ref name=Denlilleneutron /> I betastråling bliver en [[neutron]] omdannet til en [[proton]] under udsendelse af en elektron. I følge energibevarelsesprincippet skulle elektronen så udsendes med energi, der er lig med masseforskellen mellem neutron og protonen<ref name=neutrinoensmassebestemmes />, men Chadwick viste at de blev udsendt med energier mellem 0 og masseforskellen.<ref name=Denlilleneutron /> Der manglede altså noget energi. Wolfgang Pauli foreslog at der fandtes en partikel som bar den manglede energi væk. Denne partikel måtte ikke vekselvirke med den elektromagnetiske kraft, idet den derved ville være fundet.<ref name=Denlilleneutron /> Han kaldte denne partikel neutron pga. deres [[Elektrisk ladning|ladning]].<ref name=entotre>{{cite web
| url = http://ing.dk/artikel/108976-der-var-en-der-var-to-der-var-tre-neutrinoer-og-maaske-er-der-flere-endnu
| title = Der var en, der var to, der var tre neutrinoer - og måske er der flere endnu?
| access-date = 26. maj 2011
| last = Ramskov
| first = Jens
| date = 21. maj 2010
| publisher = [[Ingeniøren]]
| archive-date =  4. april 2011
| archive-url = https://web.archive.org/web/20110404001814/http://ing.dk/artikel/108976-der-var-en-der-var-to-der-var-tre-neutrinoer-og-maaske-er-der-flere-endnu
| url-status = dead
}}</ref>

I 1932 fandt James Chadwick en neutral partikel, som han også kaldte [[Neutron|neutronen]].<ref name=entotre /> Denne partikel havde en for stor masse til at være Paulis føromtalte partikel. [[Enrico Fermi]] gav derfor Paulis hypotetiske partikel navnet neutrino og formulerede herefter [[kvanteteori]]en for betahenfald.<ref name=Denlilleneutron />

[[Frederick Reines]] og [[Clyde Cowan]] foreslog i 1953 et eksperiment for at opdage neutrinoen, hvor en neutrino vekselvirker med en proton og skaber en neutron og en [[positron]].<ref name=nobel>{{cite web
| url = http://nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1995/add-back.html
| title = Additional background material on the Nobel Prize in Physics 1995
| access-date = 3. juni 2011
| publisher = Nobelprize.org
| language = engelsk
}}</ref> 
:<math>\bar{v} + p \longrightarrow n + e^+</math>
Reines og Cowan placerede deres eksperiment ved [[Hanford reactor]] men pga. for meget baggrundstråling mislykkedes eksperimentet. Forskerne placerede herefter forsøget under jorden ved [[Savannah River Plant]], hvor et neutrinosignal blev observeret.<ref name=nobel /> Resultaterne blev fremlagt i 1956.<ref name=History>{{cite web
| url = http://icecube.wisc.edu/info/neutrinos/1956.php
| title = IceCube: Neutrino History - 1956
| access-date = 8. juni 2011
| date = 19. december 2010
| language = engelsk
| archive-date =  7. juli 2010
| archive-url = https://web.archive.org/web/20100707123809/http://www.icecube.wisc.edu/info/neutrinos/1956.php
|url-status=dead
}}</ref> Reines fik nobelprisen i fysik i 1995 for denne opdagelse. (Cowan var død mange år tidligere).<ref name=Denlilleneutron />

I 1962 blev myonneutrinoen opdaget af forskerne [[Leon M. Lederman]], [[Melvin Schwartz]], [[Jack Steinberger]].<ref name=SolarProblem>{{cite web
| url = http://www.tp.umu.se/space/Proj_09/Martin_Lahrz-09.pdf
| title = The Solar Neutrino Problem
| access-date = 6. oktober 2011
| language = engelsk
| last = Lahr
| first = Martin
| publisher = University Umeå
}}</ref> Dette fik forskerne nobelprisen i fysik for i 1988.<ref name=nobel98>{{cite web
| url = http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/physics/laureates/1988/press.html
| title = The Nobel Prize in Physics 1988: Press Release
| access-date = 6. oktober 2011
| publisher = Nobelprize.org
| language = engelsk
}}</ref> 

I 1967 målte [[Ray Davis]], som den første neutrinoer fra [[solen]]s [[kernefusion|fusionsreaktioner]]. Han så på reaktionen, at når en elektronneutrino reagerer med et Cl<sub>37</sub> skabes der Ar<sub>37</sub> og en elektron. 
:<math>Cl_{37} + \bar{v} \longrightarrow Ar_{37} + e^-</math>
En elektronneutrino skal have en energi på mindst 0,814 [[Elektronvolt|MeV]] for at kunne indgå i denne reaktion. Det vil sige omkring 12 % af solens neutrinoer, neutrinoerne får forskellig flavour alt afhængig af hvilken [[P-P-kæde|pp-reaktion]] de indgår i i solen. Der blev bygget en tank indeholdende 378000 liter [[tetrachlorethylen|C<sub>2</sub>Cl<sub>4</sub>]] i [[Homestake-minen]] i ca. 1500 m. dybde. Den blev bygget så dybt for at undgå fejlkilder fra den [[kosmiske stråling]]. Antallet af neutrinoer der reagerede blev så målt ved at se på hvor mange argonatomer der blev skabt. Resultatet fra forsøget viste at der kun blev skabt en tredjedel af de neutrinoer, som var teoretisk beregnet.<ref name=MissingNeutrinos>{{cite web
| url = http://www.tp.umu.se/space/Proj_05/Kerstin.F.pdf
| title = The Problem of the Missing Neutrinos
| date = 20. november 2005
| access-date = 6. oktober 2011
| language = engelsk
| last = Falk
| first = Kerstin 
| publisher = University Umeå
}}</ref>

I 1996 blev detektoren [[Super Kamiokande]] taget i brug og observervationer fra denne viste, at der var en uoverensstemmelse imellem det teoretiske antal neutrinoer fra solen og det fundne. I 1998 viste Super Kamiokande at det skyldes neutrinooscillationen.<ref name=Denlilleneutron />

I 1999 blev [[The Sudbury Neutrino Observatory|The Sudbury Neutrino Observatory]] (SNO) taget i brug. SNO var et neutrinoobservatorium, som befandt sig 2100 m under jordens overflade i [[Creighton-minen]] i Sudbury, Ontario, Canada. Detektoren var designet til at registrere neutrinoer som kom fra Solen gennem deres interaktion med en meget stor tank med tungt vand. 

Detektoren var aktiv frem til 2006. SNO samarbejdet fortsatte i adskillige år med at analysere data fra eksperimentet. 

På Super Kamiokande måltes kosmiske neutrinoer. Når en neutrino kolliderer med et vandmolekyle i tanken, dannes en hurtig elektrisk ladet partikel. Herved udsendes såkaldt [[Cherenkovstråling]], som måles af lyssensorer i eksperimentet. Formen og intensiteten af Cherenkovstrålingen afslører, hvilken type neutrino, der har forårsaget den, og hvor den kom fra. Det viste sig, at muon-neutrinoer, som ankom direkte fra atmosfæren var mere talrige end dem, der havde rejst tværs gennem Jorden. Det antydede, at de sidstnævnte havde rejst længere og derfor havde haft længere tid til at skifte identitet til en anden type neutrino undervejs. 

På The Sudbury Neutrino Observatory målte man neutrinoer fra Solen som kun producerer elektron-neutrinoer. Reaktionerne mellem neutrinoer og det tunge vand i tanken gav mulighed for at måle både elektron-neutrinoer og alle tre neutrinoer i kombination. Man opdagede derved, at der var færre elektron-neutrinoer end forventet, mens antallet af de tre typer neutrinoer tilsammen var som forventet. Konklusionen var, at nogle af elektron-neutrinoerne havde ændret identitet.

== Neutrinoers vekselvirkning med andet stof ==
Neutrinoer har så små tværsnitsarealer, at de uendelig sjældent vekselvirker med andet stof. 

Milliarder af neutrinoer farer tværs gennem Jordkloden uden at komme i kontakt med dens materiale, de passerer gennem tomrummet i [[atomer]]ne uden hindring. En idé om, i hvor lille grad neutrinoer interagerer med stof, kan man få ved tænke på, at det kræver et stykke [[bly]] med en tykkelse på et [[lysår]] for at stoppe halvdelen af et neutrinoflow.

== Neutrinoers masser ==
Et særligt vigtigt spørgsmål har været om neutrinoernes [[masse (fysik)|masse]] var [[0 (tal)|nul]] eller større end nul. Tidligere troede mange at neutrinoen var masseløs da man ikke umiddelbart kan bestemme dens masse ud fra de reaktioner som den deltager i, og da masseløse neutrinoer er [[teori|teoretisk]] simplest i [[standardmodellen]]. Men i dag véd man med sikkerhed (fra forsøg med [[neutrinooscillation]]er) at neutrinoernes masse er større end nul.

Nyeste data (2011) for neutrinomasser:

0 < '''M'''(ν<sub>e</sub>) < 0,47 [[elektronvolt|eV]] – under visse forudsætninger (nemlig når quasi ikke-lineære skalaer er fjernet, dvs. man forudsætter en flad ΛCDM kosmologi) måske < 0,28 <ref>[http://arxiv.org/abs/0911.5291 Thomas, Abdalla, Lahav (20. maj 2010), "Upper Bound of 0.28 eV on Neutrino Masses from the Largest Photometric Redshift Survey" Phys. Rev. Lett. 105, 031301]</ref><br />
:Bemærk at når der i referencen omtales en "sum" af masser, drejer det sig om summen af en elektron-neutrinos såkaldte '''[[Egenværdi, egenvektor og egenrum|eigenstates]]''', nemlig egenværdi, egenvektor og egenrum, som har forbindelse til [[Heisenbergs ubestemthedsrelationer]] og ikke summen af de 3 neutrinotyper el.lign.

0 < '''M'''(ν<sub>μ</sub>) < 170 KeV (ca. 1/3 [[elektron]]masse)

0 < '''M'''(ν<sub>τ</sub>) < 15,5 MeV (ca. 30 elektronmasser)

Hvis den sterile neutrino eksisterer, "forudsiger" teorien (dvs. så er det en konsekvens af teorien), at den har en betydeligt større masse end nogen af de tre andre neutrinoer.

Neutrinoens usædvanlige egenskaber har givet anledning til en ny gren af fysikken.

Fysikerne [[Takaaki Kajita]] fra [[Japan]] og [[Arthur B. McDonald]] fra [[Canada]] fik [[Nobelprisen i fysik]] 2015 for deres påvisning af, at neutrinoer faktisk har en masse, som kan måles.

== Neutrinoer og overlyshastighed ==
I september 2011 beregnede forskere ved [[CERN]] i [[Schweiz]] – på grundlag af ca. 3 års målinger – neutrinoer til at rejse 60 [[nanosekund]]er (ns) [[Overlyshastighed|hurtigere end lyset]] over en ca. 731,3 [[kilometer]] distance.<ref>{{Kilde www | forfatter= Antonio Ereditato & al. | udgivelsesdato= 22. september 2011 | titel= Particles found to break speed of light | url= http://www.reuters.com/article/2011/09/22/us-science-light-idUSTRE78L4FH20110922 | besøgsdato= 22. september 2011 | archive-date= 23. september 2011 | archive-url= https://web.archive.org/web/20110923031332/http://www.reuters.com/article/2011/09/22/us-science-light-idUSTRE78L4FH20110922 | url-status= dead }}</ref> OPERA-målingernes sikkerhed lå indenfor 6[[Standardafvigelse#Tolkning af standardafvigelse for normalfordelte variable|σ]].

Målingerne viste, at den tid neutrinoerne ankom før lyset helt præcist var (δt = (60.7 ± 6.9 (stat.) ± 7.4 (syst.)) [[nanosekund|ns]],  hvor ''stat.'' betegner den [[statistik|statistiske]] usikkerhed og ''syst.'' den usikkerhed, der skyldes selve [[Laboratorium|laboratorieopstillingen]]). Dette ville betyde, at den beregnede neutrinohastighed  ligger omkring v<sub>nu</sub> = [[lysets hastighed|'''c''']] * (1 + 2,5 * 10<sup>-5</sup>), hvor '''c''' er lysets hastighed.

'''De første tvivl om målingernes korrekthed''' 

'''1.''' [[CERN]] udsendte 2. februar 2012 en pressemeddelelse om, at man havde fundet to mulige fejlkilder, nemlig en [[oscillator]], som angiver tidsstemplerne til [[GPS]]-[[synkronisering]] og et problem med den optiske fiberforbindelse, der overfører det eksterne GPS-signal til OPERAs master clock.<ref>{{cite news | last = CERN Press Office | title = UPDATE 16 March 2012 | date = 2012-03-16 | publisher = CERN | url = http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html | work = CERN Press Release | quote = The OPERA collaboration has informed its funding agencies and host laboratories that it has identified two possible effects that could have an influence on its neutrino timing measurement | access-date = 2012-03-17 | archive-date = 17. marts 2012 | archive-url = https://web.archive.org/web/20120317155256/http://press.web.cern.ch/press/PressReleases/Releases2011/PR19.11E.html | url-status = dead }}</ref>

'''2.''' En gruppe forskere fra CERN rapporterede 16. marts 2012, at en anden detektor ved navn [[ICARUS T600]] målte en væsentlig mindre afvigelse fra lyshastigheden, som var langt fra OPERA-resultaterne, nemlig δt = (0.3 ± 4.0 (stat.) ± 9.0 (syst.)) ns, dvs. en afvigelse, som er betydeligt mindre end målingens usikkerhed.<ref>{{cite web | url = http://arxiv.org/abs/1203.3433 | title = Measurement of the neutrino velocity with the ICARUS detector at the CNGS beam | access-date = 2012-03-17 | last = Antonello | first = M. | coauthors = mange andre | date = 2012-03-15 | work = arXiv High Energy Physics | publisher = arXiv | archive-url = https://web.archive.org/web/20131115041014/http://arxiv.org/abs/1203.3433 | archive-date = 15. november 2013 | quote = This is in a striking difference with the reported result of OPERA that claimed that high energy neutrinos from CERN should arrive at LNGS about 60 ns earlier than expected from luminal speed. | url-status = bot: unknown }}</ref>

'''Neutrinohastigheden er som forventet'''

I en præsentation med titlen ''The neutrino velocity measurement by OPERA experiment'' på konferencen ''25th International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics'' in Kyoto fredag den 8. juni 2012 afkræftede CERN den i september 2011 fremlagte måling, som syntes at vise, at neutrinoer bevæger sig hurtigere end lyset.

I et slideshow redegøres for forløbet og det reviderede resultat, som viser en neutrinohastighed, som '''ikke''' er hurtigere end lysets.<ref> {{citation | first = Marcos | last = Dracos | contribution = The neutrino velocity measurement by OPERA experiment | title = 25th International Conference on Neutrino Physics and Astrophysics | url= http://regmedia.co.uk/2012/06/11/neutrinos_not_ftl_slides.pdf | place = Kyoto, Japan | format = pdf | access-date = 2012-07-01 | quote = Fornyede eksperimenter viser ingen overlyshastighed for neutrinoer}}</ref>

Målinger foretaget, efter rettelse af de to under '''1.''' ovenfor nævnte fejl i systemet, viser: δt = −1.6 (±1.1 statistisk) og (+6.1 / −3.7 systematisk)) ns, nemlig den hastighed (indenfor målenøjagtigheden), som er i overensstemmelse med de tidligere forventninger til neutrinohastighed, dvs. en anelse lavere end [[lys]]ets.

== Referencer ==
{{Reflist|refs=
<ref name=neutrinoensmassebestemmes>{{cite journal 
| last = Sejersen Riis 
| first = Anna 
| year = 2008 
| url = http://infolink2003.elbo.dk/Naturvidenskab/dokumenter/doc/8606.pdf 
| title = Nu skal neutrinoens masse bestemmes 
| journal = [[Aktuel Naturvidenskab]] 
| issue = 3 
| pages = 14-17 
| access-date =  6. oktober 2011 
| archive-date =  2. marts 2012 
| archive-url = https://web.archive.org/web/20120302152518/http://infolink2003.elbo.dk/Naturvidenskab/dokumenter/doc/8606.pdf 
|url-status=dead 
}}</ref>
<ref name=Standardmodellens>{{cite journal
| last        = Bryndt Klinkby
| first       = Esben 
| date        = september 2008
| title       = Standardmodellens partikler og kræfter
| journal     = Kvant - tidskrift for fysik og astronomi
| volume      = 19
| issue       = 3
| pages       = 11-12
| url         = http://www.kvant.dk/upload/kv-2008-3/kv-2008-3-EK-Standardmodel.pdf
| format      = pdf
| access-date  = 4. maj 2011
}}
</ref>
<ref name=Denlilleneutron>{{cite journal 
| last = Hannestad 
| first = Steen 
| year = 2002 
| url = http://infolink2003.elbo.dk/Naturvidenskab/dokumenter/doc/8195.pdf 
| title = Den lille neutron 
| journal = [[Aktuel Naturvidenskab]] 
| issue = 4 
| pages = 15-18 
| access-date =  6. oktober 2011 
| archive-date =  2. marts 2012 
| archive-url = https://web.archive.org/web/20120302151356/http://infolink2003.elbo.dk/Naturvidenskab/dokumenter/doc/8195.pdf 
|url-status=dead 
}}</ref>
<ref name=Illustreret>{{cite journal 
| last = Bendix
| first = Henrik
| year = 2010
| title = Neutrinoerne spøger endnu
| journal = [[Illustreret Videnskab]]
| issue = 18 
| pages = 30-33}}
</ref>
}}

== Eksterne henvisninger ==
* [http://dark.nbi.ku.dk/ Dark Cosmology Centre]
* [http://aktuelnaturvidenskab.dk/fileadmin/Aktuel_Naturvidenskab/nr-5/AN5-2015fysnobel.pdf Aktuel Naturvidenskab]

== Se også ==
* [[Subatomar partikel]]

{{Navboks Partikler}}
{{autoritetsdata}}
[[Kategori:Leptoner]]
[[Kategori:Subatomare partikler]]