Нейтрино - это стабильные элементарные частицы, не имеющие электрического заряда, но обладающие очень-очень маленькой массой. Основными источниками этих частиц считаются звезды и космическое излучение. Кроме того, определенные типы нейтрино могут образовываться в ходе процессов радиоактивного распада.Российские астрофизики подошли к разгадке происхождения мельчайших элементарных частиц — нейтрино. Исследователям удалось установить, что нейтрино сверхвысоких энергий рождаются вблизи массивных чёрных дыр в далёких квазарах — активных ядрах галактик. Теперь учёные намерены проверить свои выводы с помощью данных телескопа Baikal-GVD, который в настоящее время достраивается на Байкале.
Нейтрино являются мельчайшими элементарными частицами, распространяющимися по Вселенной со скоростью света. Они ещё недостаточно изучены наукой, даже их точная масса неизвестна. Эти бесструктурные частицы безвредны для живых организмов, с лёгкостью проходят сквозь планеты и с трудом поддаются регистрации. Известным источником нейтрино является Солнце, где эти частицы участвуют в термоядерных реакциях. Также потоки нейтрино производят действующие атомные реакторы.
Существующие на Земле детекторы этих частиц регистрируют нейтринные события, происходящие в далёком космосе и обладающие сверхвысокой энергией — более 200 триллионов электрон-вольт.
Пока вы читали короткий заголовок этой статьи, через ваше тело беспрепятственно пролетело 1014 нейтрино.
Нейтрино малой энергии чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом, и поэтому имеют колоссальную длину пробега в самых разных веществах: так, нейтрино с энергией порядка 3—10 МэВ имеют в воде длину свободного пробега порядка 1018 м (около ста св. лет), а практически все типы звёзд прозрачны для нейтрино. Каждую секунду через площадку на Земле площадью в 1 см² проходит около 6⋅1010 нейтрино, испущенных Солнцем[5], однако их влияние на вещество практически никак не ощущается. В то же время нейтрино высоких энергий успешно обнаруживаются по их взаимодействию с мишенями[6].
Одно из перспективных направлений использования нейтрино — это нейтринная астрономия. Нейтрино несут важную информацию о ранних стадиях расширения Вселенной[34]. Кроме того, известно, что звёзды, кроме света, излучают значительный поток нейтрино, которые возникают в процессе ядерных реакций. Поскольку на поздних стадиях звёздной эволюции за счёт нейтрино уносится до 90 % излучаемой энергии (нейтринное охлаждение), то изучение свойств нейтрино (в частности — энергетического спектра солнечных нейтрино) помогает лучше понять динамику астрофизических процессов. Кроме того, нейтрино без поглощения проходят огромные расстояния, что позволяет обнаруживать и изучать ещё более удалённые астрономические объекты[35].Другим (практическим) применением является развиваемая в последнее время нейтринная диагностика промышленных ядерных реакторов. Проведённые в конце XX века физиками Курчатовского института эксперименты показали перспективность этого направления, и сегодня в России, Франции, Италии и других странах ведутся работы по созданию нейтринных детекторов, способных в режиме реального времени измерять нейтринный спектр реактора и тем самым контролировать как мощность реактора, так и композитный состав топлива (включая наработку оружейного плутония).
Теоретически потоки нейтрино могут быть использованы для создания средств связи (нейтринная связь), что привлекает интерес военных: частица теоретически делает возможной связь с подводными лодками, находящимися на глубине, или передачу информации сквозь Землю[36].
Нейтрино, образующиеся в результате распада радиоактивных элементов внутри Земли[37], могут использоваться для изучения внутреннего состава Земли. Измеряя потоки геологических нейтрино в разных точках Земли, можно составить карту источников радиоактивного тепловыделения внутри Земли[3].