Geschwindigkeit von Neutrinos

Ihre Frage entspricht der Frage nach der absoluten Masse der Neutrinos, und die Antwort ist derzeit unbekannt. Wir haben anständige Werte für die Differenzen der quadrierten Massen für alle drei erforderlichen Neutrinozustände (ein Paar getrennt durch etwa$7.7 \times 10^{-5}\text{ eV}^2$, und ein anderer, der ungefähr von ihnen absteht$\pm 2.4 \times 10^{-3}\text{ eV}^2$(beachten Sie jedoch die Zeichenmehrdeutigkeit, ein Problem, das als Massenhierarchiefrage bekannt ist)). Dies legt eine Untergrenze für die Masse des massereichsten Zustands bei etwa fest$0.05\text{ eV}$, setzt aber keine nichttriviale Grenze für die niedrigste Neutrinomasse.

Supernova-Neutrinos könnten dies schließlich anhand der Flugzeit beantworten, aber es hängt vom theoretischen Verständnis dessen ab, was genau im Inneren des explodierenden Sterns vor sich geht.

Es gibt einige Daten aus SN 1987a, aber sie sind nicht von ausreichender Qualität, um auch nur eine grobe Antwort zu geben.

Das Beste, was wir zu diesem Zeitpunkt sagen können, ist, dass sie bekanntermaßen ziemlich klein sind. (Und das ist ein weiteres Problem, um die Theoretiker zu beschäftigen...)

Es ist technisch unmöglich, die Geschwindigkeit eines solchen Teilchens direkt zu messen; und es hängt alles davon ab, "von welchem" Neutrino Sie sprechen.

Die Geschwindigkeit hängt mit dem Impuls zusammen und der Impuls mit der Energie. Sie können also ein Neutrino mit einigen MeV Gesamtenergie haben, ein anderes mit einigen GeV usw.

Aber in jedem Fall wird die Antwort "sehr, sehr nah" an c sein.

In allen Fällen können Neutrinos als ultrarelativistisch angesehen werden: Ihre Gesamtenergie ist viel höher als ihre Ruheenergie:$E_t >> m_0 c^2$.

In diesem Fall gilt diese Beziehung:$E = p c$wo$p = \gamma m_0 v$. Das Problem ist, dass$m_0$ist nicht mit hoher Genauigkeit bekannt, es liegt in der Größenordnung des eV.

Sie können rechnen, indem Sie eine plausible Energie für ein solares Neutrino oder für ein Neutrino einsetzen, das aus einem Hochenergie-Kollisionsprozess stammt, und jeden vernünftigen Wert für die Ruhemasse nehmen.

Bearbeiten: Um die Ideen zu fixieren, kann die Ruhemasse in der Größenordnung von 0,1 eV liegen und ein typisches Sonnenneutrino kann in der Größenordnung von 10 MeV liegen. Das ist ein$\gamma = 10^8$!

Es wurden experimentelle Messungen der Neutrinogeschwindigkeit durchgeführt. Aber bisher haben sie alle herausgefunden, dass die Neutrinos so nahe an der Lichtgeschwindigkeit waren, dass innerhalb der Genauigkeit der Experimente kein Unterschied feststellbar war.

Ein paar Messungen sind hier beschrieben: http://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino#Speed

Eine Arbeit von Wie et al. (2016) nutzt die Koinzidenz zwischen Gammastrahlen von Gammastrahlenausbrüchen und einzelnen 3-30-TeV-Neutrinos, um den Unterschied in der Ausbreitungsgeschwindigkeit zwischen Neutrinos und Photonen abzuschätzen.

Sie finden

Sie sagen, dass dies etwa 7 Größenordnungen genauer ist als jeder zuvor veröffentlichte Grenzwert. Sie stützt sich jedoch auf die echte Koinzidenz zwischen den GRBs und diesen einzelnen Neutrino-Ereignissen, was in einigen Fällen fraglich oder sogar zweifelhaft erscheint.

Die Massegrenze, die dies den Neutrinos auferlegt, erscheint ziemlich uninteressant$<6.8$keV, aber es ist eher eine direkte Messung der Geschwindigkeit als eine Extrapolation der Geschwindigkeit aus einer Massengrenze und der speziellen Relativitätstheorie.

Die Energie eines Teilchens ist Gamma mc^2. Neutrinos, sagen wir Elektron-Neutrinos, werden in Energieeinheiten von etwa 1-10 MeV erzeugt. Wir sind uns über die absoluten Massen von Neutrinos nicht so sicher, haben aber Schätzungen der relativen Massen von Neutrinos gemessen. Aus der CKM- und PMNS-Matrix und den Dateneingaben zu Neutrino-Oszillationen wird das e-Neutrino auf etwa 1 eV geschätzt. Das Gamma ist also sehr groß, Gamma ~ 10^7. Berechnen Sie dann aus Gamma^2 = 1/(1 - v^2), was av (oder v/c) =~ 0,9999998 ergibt.

Es gibt die lustige Sache mit P_- = (1 - Gamma ^ 5) / 2, die die Helizität oder den Spin in die entgegengesetzte Richtung des Impulses projiziert - Linkshändigkeit und Paritätsverletzung. Ein massives Neutrino bedeutet, dass man im Prinzip auf einen Rahmen anheben könnte, in dem das Neutrino rechtshändig ist. Die kleine Masse und das große Gamma sind eine Art Hindernis dafür, obwohl es nicht absolut ist.

Bearbeiten: Diese Antwort ist offensichtlich veraltet, das Ergebnis, auf das verwiesen wird, ist auf einen Zeitfehler zurückzuführen ( Details hier ). Siehe die anderen Antworten für realistischere Werte

Die heutige Antwort (23.09.2011) scheint "etwas schneller als c gemessen" zu sein! ( Pressemitteilung und arXiv ). Natürlich mit einem großen Fragezeichen.

Genauer gesagt ist das Messergebnis (aus dem arXiv-Papier).