Hvorfor troede forskere på en neutrino længe før den blev opdaget?

1. Energi og momentumbevaring:

* beta -forfald: I begyndelsen af ​​det 20. århundrede observerede forskere en type radioaktivt forfald kaldet beta -forfald, hvor en neutron inden for et atom nedbrydes til en proton, en elektron og en ukendt partikel.

* Manglende energi og momentum: Problemet var, at det elektron, der blev udsendt i beta -forfald, ikke altid havde den forventede mængde energi, der krænkede bevarelsen af ​​energi og momentum.

* Wolfgang Paulis hypotese: For at løse dette foreslog Wolfgang Pauli i 1930, at der blev udsendt en uopdaget, neutral og meget let partikel ved siden af ​​elektronet. Denne partikel blev senere navngivet "Neutrino" af Enrico Fermi.

2. Teoretiske forudsigelser:

* Fermis teori om svage interaktioner: I 1934 udviklede Fermi sin teori om svage interaktioner, der beskrev de kræfter, der var involveret i beta -forfald. Denne teori inkorporerede neutrinoen som en grundlæggende partikel involveret i disse interaktioner.

* nukleare reaktioner: Neutrinoen blev også forudsagt at spille en rolle i andre nukleare reaktioner, såsom nuklear fusion inden for stjerner.

3. Eksperimentelle tip:

* Rekyl af atomer: Forskere observerede, at atomet i nogle beta -forfaldsbegivenheder, der blev tilbagevist på en måde, der antydede, at en anden partikel bar noget af momentumet. Dette understøttede yderligere eksistensen af ​​neutrino.

4. Behovet for en neutral partikel:

* nuklear fysik: Udviklingen af ​​nuklear fysik i begyndelsen af ​​det 20. århundrede førte til forståelsen af, at protoner og neutroner var grundlæggende partikler. Denne model krævede eksistensen af ​​en neutral partikel, som oprindeligt blev antaget at være neutrino.

detektion:

Det tog næsten 25 år efter, at Paulis hypotese om neutrinoen blev opdaget direkte. Dette blev opnået i 1956 af Clyde Cowan og Frederick Reines under anvendelse af en atomreaktor som en kilde til neutrinoer.

I resumé blev det antaget, at neutrinoen eksisterede længe, ​​før det blev påvist på grund af behovet for at forklare energi og momentumbeskyttelse i beta -forfald, teoretiske forudsigelser baseret på svage interaktioner, eksperimentelle tip og den samlede forståelse af nuklear fysik.