В мире физики в последнее время очень популярны различные экперименты по регистрации частиц под названеим нейтрино. Для этого выделяются большие деньги, строятся громадные установки и обрабатываются терабайты данных. Как впервые было обнаружено нейтрино и что это вообще такое, мы рассказали в предыдущей статье.
Из этой статьи вы узнаете, как впервые было зарегистрировано нейтрино от Солнца и почему после получения первых результатов ученые засомневались, было ли "включено" Солнце во время опытов.
Каждую секунду огромные потоки загадочных частиц нейтрино летят из космоса, практически не теряя своей скорости и энергии. Самым близким к нам внеземным источником нейтрино является Солнце. Нейтрино испускается Солнцем вследствие цикла термоядерных реакций (слияния атомных ядер, в результате которого выделяется очень большая энергия). Частице требуется всего 2 секунды, чтобы вырваться на поверхность Солнца, и 8 минут, чтобы долететь до Земли. Прибывая на Землю, на расстоянии 150 млн км от главного светила каждую секунду миллиарды нейтрино проходят через ваше тело в попытке рассказать вам, что же было на Солнце 8 минут назад.
Как же поймать нейтрино от Солнца?
Для этого американцем Дж. Дэвисом в Южной Дакоте в 60-х годах прошлого века был проделан фантастический по тогдашним меркам эксперимент. В шахту на глубину 1400 м была погружена емкость с 378 м^3 растворителя перхлоэтилена. Перхлорэилен представляет из себя обычный растворитель, который по наши дни активно используется в химчистках, однако в эксперименте Дэвиса он сыграл очень важную роль.
Основой эксперимента была реакция превращения хлора в аргон при захвате ядром хлора пролетающего нейтрино. Целью исследователей было выделить появившийся аргон из общего объема хлора и подсчитать с помощью пропорционального счетчика количество его атомов. Выделить аргон позволила сложная система из циркуляционных насосов, активированного угля, титанового порошка и газовой хроматографии.
Еще до проведения подземного эксперимента ученые, используя знания о термоядерных реакциях на Солнце, провели предварительные теоретические расчеты получающегося в результате числа атомов аргона. Эксперимент Дэвиса оказался еще более фантастическим, когда его результаты не совпали с теорией. Атомов оказалось в три раза меньше, чем предполагала теория! Дэвис был сильно озабочен результатами эксперимента и даже, шутя, обратился с просьбой к коллеге включить, наконец-то, Солнце!
Так куда же делись нейтрино?!
К тому времени уже было известно, что существует три вида нейтрино, которые в научной среде называют ароматами: электронное, мюонное и тау. Различаются они массами: из них тау-нейтрино самое тяжелое, а электронное самое легкое. Еще одно различие состоит в их связях с заряженными частицами лептонами: электроном, мюоном и тау-лептоном. В эксперименте Дэвиса подсчитывались именно электронные нейтрино.
Проблему исчезновения нейтрино стали называть проблемой солнечных нейтрино, и она стала одной из главных научных проблем 20 века, оставаясь нерешенной вплоть до 2001 года.
Популярным предложением решения проблемы стала гипотеза о способности нейтральной частицы менять свой аромат, превращаясь, например, из электронного в мюонное нейтрино, из мюонного в тау. Гипотезу подтвердил американо-японский эксперимент Kam-LAND , а явление превращения стали называть осцилляциями нейтрино.
За открытие осцилляций нейтрино в 2015 г. была присуждена Нобелевская премия, однако до сих пор как явление осцилляций, так и тема нейтрино не раскрыты до конца. Многое нам еще предстоит узнать.
Если Вам было интересно, Вы можете подписаться на канал.
Авторы канала:
Шахов К. - физик-ядерщик, инженер, экспериментатор
Шахова В. - астрофизик, инженер-программист