Найти в Дзене
Популярная физика

История о том, как поймали неуловимое нейтрино

Каждую секунду через ваше тело проходят миллиарды самых загадочных частиц - нейтрино. Обладая нейтральным зарядом и практически нулевой массой, они беспрепятственно пролетают почти сквозь все, что встречают на своем пути.

Нейтрино, подобно шпионам, не оставляют после себя практически никаких следов, поэтому долгое время об их существовании никто и не подозревал.

Проблемы возникли в начале прошлого века, когда ученые столкнулись с острой проблемой бета-распада: при испускании ядром электронов не выполнялся закон сохранения энергии. Сразу возникли мысли, что "железный" закон сохранения и вправду может быть нарушен.

За спасение закона сохранения энергии взялся швейцарский физик Вольфганг Паули. Он сделал смелое предположение: а что, если вместе с электроном из ядра вылетает еще одна частица? Такая гипотеза могла бы сохранить нерушимость закона сохранения энергии. Частицу ученый предложил назвать «нейтрон», что означает «нейтральный». Однако до того как существование частицы подтвердили экспериментально, слово «нейтрон» уже было занято, поэтому открытую частицу решили назвать «нейтрино», что с итальянского означает «нейтрончик».

Вольфганг Паули, человек, спасший закон сохранения энергии. Автор фото: Bettina Katzenstein / ETH Zürich
Вольфганг Паули, человек, спасший закон сохранения энергии. Автор фото: Bettina Katzenstein / ETH Zürich

Подтвердить экспериментально существование «нейтрончика» было очень трудно. Более 20 лет ученые никак не могли поймать нейтрино. Игра в прятки продолжалась до тех пор, пока физики не начали конструировать ядерные реакторы. Ведь именно в реакторе в результате бета-распада осколков от деления урана нейтрино испускаются в очень большом количестве, а если быть точнее - "антинейтрино".

Первым экспериментом по поимке частицы с использованием реактора руководили Райнес и Коэн. Стоит заметить, что вначале Райнес в качестве более мощного источника нейтрино хотел использовать ядерную бомбу, однако, к счастью для всех людей, он передумал. Эксперимент был проведен на ядерном реакторе, облучавшем мишень каждую секунду около 10^13 нейтрино на квадратный сантиметр. Мишенью послужил бак, заполненный 400 литрами раствора хлористого кадмия. Сотни нейтринных датчиков - фотоэлектронных умножителей покрывали бак и каждый из них надеялся «поймать» нейтрино.

Физики Райнес (слева) и Коэн (справа) в комнате управления установкой. Фото с сайта: https://physics.aps.org/
Физики Райнес (слева) и Коэн (справа) в комнате управления установкой. Фото с сайта: https://physics.aps.org/

В сутки от фотоэлектронных умножителей поступало тысячи сигналов, но лишь 40 из них говорили о том, что загадочная частица действительно была поймана. Благодаря этим 40 сигналам и было экспериментально доказано существование нейтрино.

Когда же Вольфгангу Паули, находившемуся в тот момент на одном из научных заседаний, принесли весть об окончательном подтверждении существовании нейтрино, он открыл в честь этого события целый ящик шампанского, который был дружно распит участниками заседания.

Так было положено начало физике нейтрино.

Чтобы не пропустить, как продвигалась дальше охота за нейтрино и к чему она привела, вы можете подписаться на наш канал:)