¿Cómo usamos exactamente los neutrinos para sondear el núcleo del Sol (si solo pueden interactuar débilmente)?

Los neutrinos interactúan débilmente con la materia ordinaria. Pasan a través de la materia en su mayoría sin obstáculos.

Por lo tanto, los neutrinos suelen pasar a través de la materia normal sin obstáculos ni detección. La baja masa y la carga neutra de los neutrinos significa que interactúan extremadamente débilmente con otras partículas y campos. Esta característica de interacción débil interesa a los científicos porque significa que los neutrinos se pueden usar para sondear entornos en los que otras radiaciones (como la luz o las ondas de radio) no pueden penetrar. El uso de neutrinos como sonda se propuso por primera vez a mediados del siglo XX como una forma de detectar condiciones en el núcleo del Sol. No se pueden obtener imágenes del núcleo solar directamente porque la radiación electromagnética (como la luz) se difunde por la gran cantidad y densidad de materia que rodea el núcleo. Por otro lado, los neutrinos atraviesan el Sol con pocas interacciones.

https://en.wikipedia.org/wiki/Neutrino

En base a esto, los neutrinos interactúan con la materia por la que pasan, muy débilmente y con pocas interacciones.

Esto podría significar que pierden algo de energía a medida que atraviesan la materia e interactúan débilmente con pocas interacciones.

Tengo curiosidad por saber cómo podemos sondear exactamente el núcleo del Sol cuando los neutrinos solo interactúan débilmente. ¿Pierden energía a través de este proceso o cómo los usamos?

https://dx.doi.org/10.1103/PhysRevD.88.045006 ( RG )

Pregunta:

  1. ¿Cómo usamos exactamente los neutrinos para sondear el núcleo del Sol (si solo pueden interactuar débilmente)?
Hay información relevante sobre las reacciones de neutrinos en en.wikipedia.org/wiki/Neutrino_detector#Theory
Estrategia para el autorespondedor: compare con la dispersión de Compton, pero use secciones transversales de corriente neutra en lugar de secciones transversales electromagnéticas.
¿Por qué el voto negativo?
@rob gracias, edité para que quede claro, encontré dos declaraciones, una de wiki, creo que contradictoria, una dice que interactúan, débilmente y rara vez, la otra dice que no y que no pierden energía.
¿Por qué ignoras estas otras dos oraciones en el segundo enlace? “La única forma en que un neutrino puede interactuar es a través de la llamada fuerza nuclear débil” “En las raras ocasiones en que un neutrino (o un antineutrino) interactúa con la materia , lo hace a través de un proceso similar”. ¡Incluso tiene un diagrama que muestra cómo el neutrino interactúa con la materia!
Dado que el segundo enlace se contradice, debe considerarlo mal escrito e ignorarlo. Y debe creer las oraciones que concuerdan con otras fuentes, no las que no lo hacen.
@ G.Smith gracias por eso, edité la pregunta. Creo que si podemos sondear el núcleo del Sol con neutrinos, deben tener alguna interacción, podría ser la fuerza débil, sin embargo, deberían perder energía, y tengo curiosidad por saber cómo funciona este sondeo. He borrado ese enlace.
podría ser la fuerza débil Dado que las únicas dos fuerzas que sienten los neutrinos son la fuerza débil y la gravedad, no hay razón para decir "podría".
Documento posiblemente relevante: researchgate.net/publication/…
El documento que proporcioné es el mismo documento al que ahora se está vinculando, excepto que no está detrás de un muro de pago.
Parece que aquí hay un problema de semántica, en el sentido de que una interacción débil no significa que la interacción sea cinemáticamente débil (lo que sería difícil de detectar), significa que la probabilidad de una colisión perfectamente "violenta" es muy, muy pequeña.
@ G.Smith gracias, edité tu enlace.
@ PM2Ring, gracias, ¿puede dar más detalles sobre "se absorberá aproximadamente el 50% de los neutrinos". Por absorción te refieres a una interacción de fuerza débil, ¿correcto?
@JEB, gracias, ¿puede dar más detalles sobre "la probabilidad de una colisión perfectamente" violenta "es muy, muy pequeña". Por colisión, ¿te refieres a una interacción de fuerza débil aquí por la cual el neutrino se absorbe o se transforma en la energía del núcleo?

Respuestas (2)

Los neutrinos son producidos por reacciones nucleares en el núcleo del Sol. Alrededor del 2% de la masa perdida en la conversión de hidrógeno en helio termina en neutrinos (casi en su totalidad en forma de energía cinética, ya que los neutrinos tienen aquí una masa insignificante).

Los neutrinos interactúan muy débilmente con la materia y, por lo tanto, básicamente todos escapan del Sol. El flujo de neutrinos del Sol se puede medir y comparar con las predicciones de los modelos teóricos, por lo tanto, se prueban las condiciones (temperatura y densidad) en el núcleo.

Tenga en cuenta que su detector de neutrinos detecta una fracción muy, muy pequeña de los neutrinos que inciden sobre él; pero siempre que sepa cuál es esa fracción, entonces no hay problema para estimar el flujo de neutrinos del Sol.

muchas gracias. ¿Puede ayudarme con la expresión "interactuar muy débilmente con la materia"? ¿Entiendo correctamente que esto significa que interactúan solo a través de la fuerza débil y muy raramente?
@ÁrpádSzendrei se necesita un año luz de plomo para detener un neutrino. Solo sienten la fuerza débil, y se llama así por una razón.

Para ampliar un poco la respuesta de Rob, para que un neutrino interactúe con (por ejemplo) un protón requiere que golpee el protón esencialmente "de frente", lo que reduce en gran medida la posibilidad de que cualquier neutrino interactúe con una determinada porción de materia, incluso si viaja grandes distancias a través de roca sólida. Pero si reúne suficiente materia que reaccione con los neutrinos de una manera particular y espera lo suficiente, puede hacer un detector de neutrinos a partir de ella, aunque la gran mayoría de los neutrinos que pasan a través de ella no se registren en ella.

Esto significa dos cosas: puede filtrar fácilmente las señales falsas colocando su detector de neutrinos a un par de millas bajo tierra, y puede aumentar sus posibilidades de atrapar algunos haciendo que el detector sea realmente grande. Así que los detectores de neutrinos más sensibles que tenemos son grandes y están colocados bajo tierra.

gracias. ¿Puede dar más detalles sobre "golpear el protón esencialmente" de frente ", lo que reduce en gran medida la posibilidad" es esto porque la mayor parte de la materia normal que nos rodea es solo espacio vacío? Entonces, ¿el neutrino pasará por el espacio vacío entre los quarks?
pasa a través del espacio mayormente vacío de un átomo, y si no golpea el núcleo, no pasa nada. incluso si ingresa al núcleo, puede atravesarlo sin interactuar con un quark, a menos que su trayectoria coincida con el lugar donde se encuentra el quark en esa milmillonésima de segundo en particular. ¡Sin embargo, no estoy seguro de cuánto "espacio vacío" hay dentro de un protón!
La sección transversal para la interacción de un neutrino con un protón es diez órdenes de magnitud o más menor que el área de la sección transversal de un protón.
gracias roberto Sabía que era pequeño, pero no tenía idea de que fuera tan pequeño.