[科普中国]-中微子反应

概述

中性流发现之前，人们认为中微子的不透明性主要来自下列反应。

中微子电子散射：

中微子吸收：

反中微子吸收：

简并电子遏止了反应中微子电子散射和中微子吸收，因为电子终态受泡利不相容原理的限制，但简并也提高了入射电子的平均能量。中性流反应仅对反应中微子电子散射有点影响，但不是很大。

反应中微子电子散射的反应率为

没有中性流效应时，，反应率为

恰是矩阵元平方。而为起始态电子和中微子四动量，，为终态电子和中微子四动量；为矩阵元项的多相空间积分；为矩阵元项的多相空间积分。1

基本原理中微子电子散射中微子电子散射反应式为

对于非简并电子，散射截面为

式中：，。中微子能量以兆电子伏（）为单位。

每碰撞一次，能量转移为

对于简并电子，散射截面为

在简并电子情况下，每次碰撞的能量转移足够使电子跳出费米海，从直到，每次能量转移为

对于的低能中微子，能量转移为

对于能量为的中微子，散射截面可由上述的高能中微子和低能中微子两种情况计算得之相应截面和。内插得

或者，对简并情况分别按高能和低能计算出相应的和。取二者的最小值：

然后计算非简并情况下之，再从中选择最小者。

核子对中微子的吸收（1）核子对中微子的吸收反应为

时，吸收截面为

式中：。

这个中子吸收截面适合于中微子能远小于中子静止质量，即时。

（2）质子吸收中微子反应为

时，吸收截面为