Nøytrinooscillasjon

Nøytrinooscillasjon refererer til et kvantemekanisk fenomen der nøytrinoer av en bestemt type, for eksempel elektronøytrinoer, over tid kan endre seg til en annen type, som for eksempel myonnøytrinoer eller taunøytrinoer. Dette skjer fordi nøytrinoer eksisterer i en kvantesuperposisjon av forskjellige masse-egentilstander, og disse tilstandene forplanter seg med litt forskjellige hastigheter. Resultatet er at en nøytrino som starter som én type, etter å ha reist en viss distanse, kan observeres som en annen type.

Observasjonen av nøytrinooscillasjon er et avgjørende bevis for at nøytrinoer har en ikke-null masse. Før oppdagelsen av oscillasjon ble det antatt at nøytrinoer var masseløse, i likhet med fotoner. Eksperimenter, spesielt de som studerte solenergi og atmosfæriske nøytrinoer, viste et underskudd av observerte nøytrinoer sammenlignet med teoretiske forutsigelser. Dette "tapet" av nøytrinoer ble forklart ved at de underveis hadde konvertert til typer som detektorene ikke var sensitive for.

Phenomenet er beskrevet av Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata (PMNS) matrisen, som parameteriserer overgangsamplitudene mellom de forskjellige nøytrinotypene. De tre kjente nøytrinotyper, elektron-, myon- og taunøytrinoer, er assosiert med de tre ladede leptonene. Studiet av nøytrinooscillasjon er et aktivt forskningsfelt, og nøyaktige målinger av oscillasjonsparameterne gir verdifull informasjon om nøytrinomassene og deres hierarki. Dette har implikasjoner for vår forståelse av partikkelfysikkens standardmodell og universets evolusjon.