Du lyssnar på: Elementarpartiklar
Notering: vi håller på att bygga upp funktionen. Så allt är ännu inte klart. Bättre navigation och transkription är på väg.
Vi lade ut våra första episoder 1997, innan det ens fanns något som hette podcast. Sedan dess har vi lagt ut över 400 föredrag och diskussioner. 2004 sände vi vår sista avsnitt över 88,9 MHz i Stockholm. Sedan dess har podden legat i träda. Men nu är den tillbaka som arkiv.
I skolan fick du säkert lära dig att atomen normalt innehåller en elektron, en positron och en neutron. Men forskarna under 1900-talets första hälft hade enorma problem att hitta neutronen, som de bara kunde gissa att den fanns. På vägen upptäckte man ännu mindre och underligare partiklar.
Transkriptionen är automatiskt genererad och kan innehålla fel.
Klicka på en replik för att höra den.
Under atomnivå finner vi elementarpartiklar. Vissa av dessa är så kallade neutrinos.
Vi har en lång och brokig historia och egentligen så teoretiserades att de skulle finnas först 1930.
Men det var först långt senare som han lyckades påvisa att de egentligen fanns.
Ja, det var Wolfgang Pauli som hittade på neutrinon för att förklara ett problem han hade upptäckt.
Vissa kärnsönderfall verkade som lite energi försvann någonstans.
Och eftersom lagen om energins bevarande är tämligen helig så måste man ju på något sätt lösa det.
Men vart försvann den egentligen?
Ja, hans förklaring var att det existerade en neutral partikel som han kallade för neutronen som förde iväg den här energin.
Vid den här tiden hade man ju bara upptäckt elektronen och protonen så man visste inte om att det fanns något annat i atomkärnan.
Så 1932, när Chadwick upptäckte neutronen så kom man fram till att det där kunde inte vara det för den var alldeles för tung.
Så då hade man en sammansättning av tre olika partiklar i en vanlig atom.
Just det.
Plus den här neutronen som man då inte visste om den fanns eller inte.
Den behövdes matematiskt men fysikerna kändes lite olustiga inför att anta en partikel som man inte sett ett spår av.
Den behövdes alltså för att förklara hur energi kunde övergå från en proton till en neutron.
Ja, det är nämligen så att vid betasönderfall så kan en neutron sönderfalla till en proton och en elektron.
Men det visar sig att det blir lite för lite energi i den här reaktionen.
Någonting mer borde bildas.
Och man såg inte ett spår av detta.
Man kallade detta okända något för neutrinos.
Ja, eftersom neutron nu var upptaget så valde Enrico Fermi, en italiensk fysiker, att kalla dem för neutrino.
Den lilla neutronen.
Men vad hade den för egenskaper? Hur resumrerade man sig fram till dem?
Ja, Einstein visar ju att materia och energi kan överföras i varandra.
Så att genom att mäta massan på elektroner och protoner och de energier de har vid ett kärnkändefall så kan man räkna ut hur mycket massa det borde finnas.
Och hur mycket som det verkligen blev.
Och då såg man att det saknades några elektronvolt energi.
Men det var inte som sagt förrän så långt senare att man verkligen lyckades påvisa förekomsten av neutrinos och även olika sorters neutrinos.
Just det, det stämmer. Det var Rainer Sokoan som lyckades visa det först faktiskt på 50-talet att det verkligen fanns neutrinos.
Man visste redan att de här neutrinoerna reagerar väldigt sällan med andra partiklar.
Så de tog en stor tank med vatten som var fullt med kadmium.
Nu är det så att om en neutrino träffar en proton så är det möjligt att den tar och omvandlar protonen till en neutron och en positron, en antielektron.
Det här plus att det dessutom bildas en liten ljusglimt av energi.
Positronen kommer dessutom att producera en annan liten kaskad energi när den träffar en elektron och förstör den.
Och neutronen kommer att träffa en annan atomkärna.
Det skulle alltså bli en sekvens av små ljusglimtar av ett väldigt specifikt slag.
Och det var det man letade efter.
Och man fann det också.
Och detta gjorde att man kunde dra följande slutsatser?
Att neutrino måste existera.
Ingen annan partikel skulle kunna producera det här.
Någonting osynligt som kommer in i tanken och producerar den här kaskadena av 3-4 små glimtar.
Man började här använda kärnreaktorer för att skapa mycket neutrinos och göra experiment med dem.
Och det var då man började märka också att det fanns olika sorter.
Vilka sorter fanns det då?
Jag har förstått att det finns elektroner som vi har pratat om.
Ja, en elektron är ju en vanlig partikel.
Och man fann att det fanns en neutrino som hörde ihop med den.
Man kallar den för en elektroneutrino.
Men det finns en annan partikel, muonan.
Och det visade sig att muonneutrinon var annorlunda än elektroneutrinon.
Hur såg man egentligen skillnaden?
Vad man gjorde var ett experiment där man sände en stråla av protoner på en metallplatta.
Där producerar en kaskad av små instabila partiklar som i sin tur sönderföll och producerar neutrinos.
Och detta sändes sedan in i en tektor där man, med lite tur.
För neutrinos vill nästan aldrig reagera med materia.
Det skulle krävas ungefär ett ljussår med bly innan man skulle ha 50% chans att veta att den har stannat.
De här neutrin som träffade metallplattorna skulle antingen producera elektroner eller muoner.
Och det visade sig att beroende på vad det var för strålen man sände in från början så bestämdes också om det var elektroner eller muoner.
Det spelade alltså roll.
Neutrinon kunde vara av två sorter som så att säga kom ihåg sitt ursprung.
Jaha.
Men vad ledde då detta till för hela teorin att man upptäckte flera sorter?
Ja det var ju intressant. Nästa steg var ju då att man hittade en partikel som var besläktad med muonen och elektroner, nämligen tau-partikeln.
Och den bör då rimligtvis också ha en egen neutrino som man faktiskt aldrig har hittat.
Den borde finnas men den är så svårfångad och det är så svårt att göra tau-partiklar så att man har inte sett den.
Men vad är det då man försöker med i dagsläget att försöka få fram?
Ja det intressanta med neutrinos det är att de bildas vid olika kärnprocesser.
Framförallt in i solen.
Och man har ju försökt mäta då neutrinos som kommer från solen och även källor utanför solsystemet.
Och vad man då oftast gör är att man har enormt stor tank med vatten eller någon annan förening.
Och ljuskänsliga detektorer som reagerar på ljusglimtar som inträffar en neutrino för en gångs skull träffar en atom i vattnet.
Det krävs enormt stora anläggningar och de måste ligga djupt under jord för att inte vanlig strålning ska störa dem för mycket.
Och det mest spännande man kan se är att solen verkar avge för lite neutrinos.
Jaha. Och hur har man tänkt kring det då?
Ja, det är ett stort vetenskapligt problem.
Man anser sig ha en ganska god koll på vilka kärnprocesser som inträffar i solens inre och får den att lysa.
Och vid många av de här avges neutrinos.
Det borde passera genom åtskilliga 100 000 miljarder neutrinos varje sekund.
Men man finner att det är ungefär två tredjedelar av den väntade mängden.
Det är ett problem.
Har du några förklaringar på detta föreslaget?
Ja, en del har ju antagit att solen kanske tillfälligt har slocknat.
Att kärnan inte är lika aktiv som den var tidigare och vi inte har sett det än.
Det tar lång tid innan sånt sprider sig ut mot solens yta.
Andra menar att vi kanske inte har förstått neutrinos så väl vi gjorde.
Och medan andra menar att neutrinos kanske genomgår oscillationer.
Det här hänger samman med att de olika sorters neutrinos kan övergå i varandra.
Och detta beror i sin tur på hur mycket massa neutrinos har.
Hur mycket har ni egentligen? Vad säger det?
Ja, de säger att det är förmodligen mindre än en miljarddel av protonen.
Men man vet inte om den är noll eller något ändligt värde.
De senaste resultaten tyder på att neutrinos väger väldigt lite men de har en massa.
Och eftersom de är så många, det finns 330 stycken av dem i varenda kubikcentimeter i hela universum kvar från Big Bang.
Så kommer de att påverka universums utveckling enormt.
Men på vilket sätt då? Genom deras massa?
Ja, exakt. Även om var och en av dem inte väger någonting så väger de tillsammans oerhört mycket.
En kraft att räkna med bland annat vad det gäller gravitation och sådana saker.
Exakt.
För att ladda ner föredragen till din dator istället för att bara lyssna på dem, högerklickar du på länken “Ladda ner föredraget” och väljer “Spara som” eller motsvarande för din webbläsare.