¿Alternativas al neutrino en el espectro beta?

Es bien sabido que el neutrino apareció para explicar la distribución de energía en el espectro de desintegración beta. (ver PSE )

  1. ¿Qué otras explicaciones candidatos estaban disponibles?
  2. Se afirma que el retroceso del núcleo es despreciable. Sin embargo, tenemos medidas?

NOTA: También sería interesante una visión de las ideas de Allan Franklin.

Respuestas (2)

Para comenzar, repasemos los conceptos básicos nuevamente.

  • Cualquier conjunto de desintegraciones de dos cuerpos en los que los padres y los hijos tienen las mismas masas en cada evento tiene un espectro de energía de función delta, o viola al menos uno de conservación de energía o momento. El hecho de que el espectro de desintegración beta sea amplio y continuo implica que al menos una de las condiciones previas se rompe.

  • Debido a que el espectro de desintegración beta llega casi a la predicción de dos cuerpos, cualquier tercera partícula debe ser muy ligera.

  • Nuestros detectores de partículas son sensibles a las partículas cargadas en movimiento, y toda la carga ya está contabilizada, por lo que cualquier tercera partícula debe estar descargada.

Estas son las consideraciones que llevaron a Pauli a postular la partícula que se conoció como neutrino. Cada una de estas consideraciones tiene una ley de conservación detrás, por lo que hay muy poco margen de maniobra.

Empezamos a detectarlos (bueno, antineutrinos) en la década de 1950, usando plantas de energía nuclear como fuentes que podían encenderse y apagarse. Presta atención a eso. Cuando se están produciendo muchas desintegraciones beta (la planta funciona con fuerza), el instrumento Cowan Reines detectó una gran cantidad de eventos. Cuando estaba ocurriendo una pequeña desintegración beta (planta inactiva), detectaron pocos eventos de neutrinos. Y duplicamos ese experimento en estos días (Double Chooz tiene días de datos de "dos reactores apagados" y semanas de "un reactor apagado").

También detectamos el flujo esperado del sol (una vez que admitimos la mezcla de neutrinos), y de fuentes aceleradoras (que nos permiten probar la teoría de la mezcla y medir los parámetros de la teoría).


Se sabe que el retroceso nuclear es pequeño porque un núcleo de retroceso rápido generaría una señal en nuestros detectores y no lo hacen. Hasta hace poco no era posible una medición precisa de la velocidad de retroceso nuclear, lo cual es una lástima porque es una forma de acceder a la masa del neutrino. Sin embargo, ahora se está realizando un esfuerzo para hacer esto (y pude ver una charla sobre esto en APS en abril) por parte de la colaboración del Proyecto 8 que tiene la intención de medir la radiación de ciclotrón del electrón en una trampa magnética. Han demostrado la precisión necesaria en un dispositivo de banco de pruebas y ahora están intentando ampliarlo.

Encontré una descripción histórica detallada en este libro:
Controversy and Consensus:
Nuclear Beta Decay 1911-1934

by Carsten Jensen,

De 1911 a 1934, 23 años, mucho ping-pong con los experimentos y teorías de ida y vuelta. No intentaré resumir la historia y el libro merece una lectura.
Mis libros de texto, envejecidos, solo mencionan el punto de vista ganador de la teoría de Fermi y mi pregunta era sobre las perspectivas de los 'otros', porque tengo la fuerte sensación de que algo salió mal en el pasado.
Bohr opinaba a favor del modelo de Beck-Sitte:

Expresó gran simpatía por la teoría de la desintegración beta de Beck-Sitte, en la que la energía no se conserva, y adoptó una actitud muy reticente hacia la teoría de Fermi cuando se anunció. La teoría de Fermi resultó victoriosa y Bohr llegó a aceptar el neutrino, pero sólo en 1936 dio públicamente su pleno apoyo a la conservación de la energía.

La ruptura de la simetría espacial fue un precio a pagar que, 'a su debido tiempo', también habrá que repensar, en mi opinión:

Por lo tanto, aunque se demostró que Bohr estaba equivocado con respecto a la conservación de la energía, su comentario de que "uno debe estar preparado para más sorpresas con la desintegración beta" resultó ser profético.

Pero nunca se demostró que el punto de vista de Bohr y el modelo de Beck-Sitte estuvieran equivocados, solo se desanimaron y se desvanecieron.

Desde ayer que soy consciente de un punto de vista alternativo y tengo la necesidad de tener acceso a un laboratorio, que no tengo, y hacer un experimento fácil que nunca antes se había hecho. Solo después de eso puedo escribirlo en abierto.

El laboratorio necesario es bastante estándar como el que se menciona aquí y en el video

Escriba una línea si conoce a alguien interesado y capaz de ayudar.

editar agregar:
descubrí que el punto de vista alternativo que estaba siguiendo ya no fue probado en 1951 por Davies y Grace.

También "¿Existen realmente los neutrinos?: Una historia probatoria" de Allan Franklin