¿De dónde viene la idea de un neutrino?

Question

¿Exactamente qué papel de W. Pauli introdujo la idea de la existencia de un neutrino y cómo se confirmó su existencia experimentalmente (quién hizo eso y en qué papel)?

Answer 1

Pauli no publicar la idea--- parece ser que en una correspondencia privada con Meitner, según la Wikipedia. Enrico Fermi llamado la partícula y publicó los cuatro-fermión la interacción de la teoría de la desintegración beta en 1934, en este artículo:

E. Fermi "Versuch einer theorie der $\beta$-strahlen" I. Z. Physik 88,161 (1934)

He encontrado una rápida revisión de la historia aquí:http://cdsweb.el cern.ch/registro/779702/archivos/CERN-ARCO-PBC-328-5.pdf (hay algunos confuso edición de operación triunfo en el diseño).

La detección de los neutrinos está bien documentada en la Wikipedia, porque ganó el equipo de detección de 1995 el premio Nobel, y no tengo nada que añadir a eso. La documentación sobre el principio de la historia es más escasa.

La prehistoria de este asunto es Bohr renuencia a aceptar la conservación de la energía es fundamental. Él pensaba que la conservación de la energía como de la termodinámica ley de estadística en la década de 1920, y que estaba dispuesto a tirar la basura con el fin de conseguir la teoría cuántica a tener sentido. Una de las paradojas de los principios de la teoría cuántica es que usted puede tener un extendió cuántica de la luz, que pasa por encima de muchos átomos. Entonces el fotón debe ser absorbido por uno y sólo un átomo, por la conservación de la energía. Pero localidad parece dar a entender que si un átomo más de aquí puede absorber los fotones, y un átomo de allí puede absorber un fotón, entonces, si no de la señal, ambos pueden absorber el mismo fotón. No estoy seguro de que Bohr habría dicho de esta manera, en 1924, no creo que él creía en fotones todavía. Él habría hablado de un clásico del campo electromagnético de lavado a lo largo de muchos átomos, y la respuesta va a la velocidad de la luz, pero la absorción de ser cuántico, por lo que la energía no se conserva.

En la moderna mecánica cuántica, esto no es cierto, porque usted tiene una global de la función de onda que significa que los diferentes átomos absorben los fotones en diferentes Everett ramas, o, si se prefiere, la absorción de los fotones se colapsa la función de onda nonlocally para evitar la absorción en algún otro lugar. Pero en 1924, todo esto fue dos años en el futuro, y Bohr, Kramers y Slater propuso que la energía es sólo que no se conserva, y que las transiciones atómicas se rigen por algo similar a un semiclásica campo electromagnético de la interacción con un átomo cuántico. Esta descripción sólo da a la conservación de la energía en promedio, porque el mismo campo electromagnético puede volcar la energía en lejos de los átomos a la vez, y en la semi-clásica del campo electromagnético de la aproximación, ignora la estructura cuántica del campo, por lo que si el campo representa un único fotón, que solo fotón puede ser absorbida por átomos diferentes. Esto se interpreta ahora como decir que los fotones individuales no están bien descritos por un semiclásica de campo, pero que no era el BKS de la interpretación.

Heisenberg de 1925 la teoría cuántica poner fin a BKS, y restaurado de conservación de la energía. Esta fue una gran motivación para Heisenberg--- él sabía que él estaba en el camino correcto cuando se dio cuenta de que la interpretación de la energía como el Hamiltoniano de la matriz hace que la energía se conserva. Bohr era muy infeliz con el destino de su teoría, que en realidad fue la primera coherente intento de una descripción de los fotones y átomos, y merecía más reconocimiento. Fue atacada por Einstein, y murió incluso antes de mecánica de la Matriz. En Feynman de la década de 1950, el libro de la electrodinámica cuántica, que muestra hasta qué punto se puede tomar el semi-clásica de campo idea, que puede reproducir todos los de la electrodinámica cuántica sólo a partir de semi-clásica de los campos de la interacción con las partículas, siempre y cuando al final se entiende que el semiclásica cálculos son sólo directrices para la obtención de la adecuada reglas de Feynman para los fotones individuales. Creo que este tipo de presentación es descendiente de BKS (a pesar de que es la mecánica cuántica correcta de curso, y es ab-initio, como era de Feynman).

La detección y la confirmación de que los electrones nucleares de la desintegración beta puede salir con cualquier energía menos que el máximo posible, por Meitner y collborators, led de Bohr para revivir el anterior desacreditado estadístico de conservación de la energía. Esta idea era ahora mucho menos motivados que antes, y Pauli se decide que no es sólo algo que se lleva la energía extra.

Pauli había una publicación de la aversión, por alguna razón, y tendían a escribir cosas en las cartas. Esta es una gran lástima, porque sus trabajos publicados son tan buenos. No pude encontrar el neutrino letra online, y no leo alemán de todos modos. El Fermi papel es probablemente la mejor fuente para las primeras ideas, pero esta teoría es reemplazado por el V-Una teoría en la década de 1950.

El papel que he ligado sugiere que Pauli no desea publicar un cuatro-Fermi de la teoría, porque él sabía que esta teoría habría terrible perturbación de la teoría de los infinitos. Él escribe que Fermi de la teoría conduce a una terrible infinitos en el orden superior de las perturbaciones, pero esta es una propiedad compartida por todas las teorías cuánticas del campo en un no-covariante formalismo.

Ahora sabemos que Fermi tipo de teorías son nonrenormalizable en 4d, pero si usted atributo de este punto de vista la década de 1930 Pauli, yo creo que es un anacronismo. Incluso la electrodinámica cuántica es infinito en un bucle, después de todo, y el orden de la divergencia fue establecido para ser logarítmica por Weisskopf en la década de 1940. En la década de 1930, la gente no estaba seguro exactamente de cómo soplaba el viento, pero, probablemente, se espera que una ley de potencia, así como la auto-energía en la electrodinámica clásica. La divergencia en la electrodinámica cuántica es sólo blanda para un registro por las contribuciones de los positrones, y es importante tener un relativistically invariante formulación saber la causa exacta de la divergencia de la orden, ya que de no obtener la respuesta correcta si usted separado de positrones y electrones contribuciones.

Answer 2

De acuerdo a la Wikipedia en alemán, el neutrino fue sugerida por primera vez por Pauli en una carta privada en 4 de diciembre de 1930. La Carta está disponible en el CERN archivos, aunque, por desgracia, es en alemán. Un enlace al archivo PDF está aquí.

El primer párrafo, básicamente, menciona que con el fin de explicar el espectro continuo de la desintegración beta, Pauli sugiere la existencia de un neutro de partículas de espín 1/2, obedeciendo el principio de exclusión en el interior del núcleo. Él llama a la partícula "de neutrones" y, según él, debería ser aproximadamente la misma masa que el electrón, pero ciertamente no superior al 1% de la masa de protones. Después menciona que esto puede parecer un truco barato para explicar el espectro, pero en estos tiempos desesperados debe examinar todas las posibles soluciones a un problema. Wikipedia no da ninguna fuente como si realmente esta es la primera sugerencia de la existencia de los neutrinos.

De nuevo, según la Wikipedia, en 1956, Cowan y Reines confirmado la existencia de una partícula con las propiedades adecuadas. Publicaron sus resultados en la 'Ciencia' y de que el papel está disponible de forma gratuita aquí.