Ist es möglich, dass Neutrinos oder andere subatomare Teilchen zum radioaktiven Zerfall beitragen?

Es gibt so etwas wie eine Neutrino-initiierte Reaktion, und wir können die Raten dafür zuverlässig berechnen. Damit meine ich, dass wir – genau – die Rate berechnen können, mit der stabile Teilchen in einen Neutrinofluss umgewandelt werden, und wir können diese Berechnung mit steuerbaren Quellen (Reaktoren und künstlichen Strahlen) testen.

Dann können wir diese – gut getestete – Theorie nehmen und die Wirkung berechnen, die die – gut gemessenen – Neutrinoflüsse um die Erde herum auf andere Isotope haben würden. Dies war die Grundlage von Ray Davis' Homestake-Minenexperiment, das ihm schließlich den Nobelpreis einbrachte, weil er trotz heftiger theoretischer Kritik zu seiner experimentellen Technik stand. Seit dreißig Jahren.

Um es kurz zu machen: radioaktiver Zerfall wird nicht durch Neutrinos verursacht, und wir verwenden ein anderes Vokabular für solche Reaktionen, die so verursacht werden.

Reaktionen, die durch die Wechselwirkung mit Neutrinos verursacht werden, treten zwar auf (so erkennen wir sie), aber sie sind sehr, sehr selten. Das liegt daran, dass Neutrinos fast nie mit Materie interagieren. Während einige Reaktionen aufgrund von Neutrino-Einschlägen auftreten, sind diese dünn gesät. Wenn Sie die Zerfallsraten der Elemente mit der Menge an Neutrinos vergleichen, mit denen sie wahrscheinlich während ihrer Halbwertszeit in Kontakt kommen (eine extrem niedrige Zahl), sehen Sie, dass der Neutrinobeschuss den Zerfall nicht verursacht. Während die kleine Energiemenge, die durch das Neutrino hinzugefügt wird, ausreicht, um das Atom ausreichend anzuregen, um eine Spaltung auszulösen, ist es unwahrscheinlich, dass dies geschieht, schon allein aufgrund der Tatsache, dass sie nicht allzu oft getroffen werden.

TL;DR: Während Neutrinos eine extrem kleine Menge an Spaltung zur Gesamtmenge beitragen können, die in einer Probe stattfindet, ist es unwahrscheinlich, dass dies geschieht, da Neutrinos nicht sehr viel mit Materie interagieren.

Es gibt jedoch ein subatomares Teilchen, das am stärksten zum radioaktiven Zerfall beiträgt – das Neutron.

{Haftungsausschluss: Ich bin nur ein Gymnasiast, der gerne etwas über Physik lernt. Nichts davon sollte ohne vorherige Recherche als Tatsache angesehen werden, da eine hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass ich falsch informiert wurde. Bitte weisen Sie auf alles hin, was ich falsch gesagt habe.}

In zwei Kommentaren beziehen Sie sich auf ein Papier mit dem Titel Evidence for Correlations Between Nuclear Decay Rates and Earth-Sun Distance von Jenkins, Fischbach und Mitarbeitern. Dies ist ein zutiefst fehlerhaftes Papier: Es ist eine Analyse der Daten anderer Leute, die eine saisonale Verteilung der Zerfallsraten aufzeigt, aber andere mögliche saisonale Schwankungen nur sehr schlecht berücksichtigt.

Trotz seiner Mängel ist Jenkins et al. Papier motivierte ein Laborexperiment , das die Zerfallsrate eines radioaktiven Goldisotops verglich, wenn das Gold zu einer Kugel oder einer Folie geformt wurde – ein Unterschied, der eine enorme Änderung des selbstinduzierten Neutrinoflusses im Gold bewirkt. Es genügt zu sagen, dass es keinen Unterschied in der Halbwertszeit der beiden Goldproben gab, was jede Interpretation der Jenkins et al. Analyse im Hinblick auf bekannte Neutrino-Materie-Wechselwirkungen.

Wie andere geantwortet haben: Kernzerfallsraten werden durch die Neutrino-Umgebung beeinflusst, so erkennen wir Neutrinos. Der Effekt ist jedoch schrecklich klein, gut verstanden und kein Hauptfaktor bei gewöhnlichen Zerfällen.

Neutrinos interagieren mit Materie durch die schwache Wechselwirkung. Damit der Neutrinofluss einen messbaren Einfluss auf die Zerfallsraten hat, wäre ein enormer Fluss an Neutrinos erforderlich, der von der Sonne nicht zur Verfügung steht. Bedenken Sie, dass es Jahre dauert, einige tausend Ereignisse von Neutrinos der Sonne in den Neutrino-Experimenten zu sammeln .

Ein Mol Materie, radioaktiv oder nicht, besteht aus$\sim10^{23}$Teilchen, und es ist offensichtlich, dass die Neutrino-Materie-Wechselwirkungen zu schwach sind, um ein Feld darzustellen, das die Zerfallsraten beeinflussen könnte, so wie in diesem Zusammenhang elektrische und magnetische Felder die Zerfallsraten geringfügig beeinflussen .

Der Unterschied besteht darin, dass Elektromagnetismuspaare mit einer Stärke von ($1/137$) zum Querschnitt durch jeden Scheitelpunkt, aber schwache Wechselwirkungen durch$(10^{-6})$wie in dieser Tabelle zu sehen :

Die bestehenden Neutrino-Experimente sind zusammen mit den Zerfallsraten und Wechselwirkungen schwacher Wechselwirkungen ein experimenteller Beweis dafür, dass Neutrinos von der Sonne, soweit es um Kernzerfälle geht, ignoriert werden können.