Нейтрино

В последнее время все чаще и чаще не только в солидных научных журналах, но и на страницах газет и популярных изданий читатель встречается с "таинственной" элементарной частицей, носящей довольно странное название - "нейтрино". Что же это за частица, какую роль она играет в физике элементарных частиц и во Вселенной?

Начнем с того, что объясним ее название.

Когда эта частица впервые появилась в физике, ученые уже твердо знали, что существуют такие элементарные частицы, как нейтроны и протоны - "кирпичики", составляющие атомное ядро. Нейтрон не имеет электрического заряда, и по этой причине он получил такое название.

Откуда такое название? В последнее время все чаще и чаще не только в солидных научных журналах, но и на страницах газет и популярных изданий читатель встречается с "таинственной" элементарной частицей, носящей довольно странное название - "нейтрино". Что же это за частица, какую роль она играет в физике элементарных частиц и во Вселенной?

Проблема солнечных нейтрино решена Данные с необычной подземной обсерватории помогли ученым разрешить ключевую тайну Солнца, но подняли новые вопросы о физике элементарных частиц. Физики из Канады, США и Великобритании заявили в понедельник, что первые научные результаты, полученные в Нейтринной Обсерватории Сэдбери (Sudbury Neutrino Observatory, SNO), показывают, что Солнце генерирует столько нейтрино, сколько предсказывается современными моделями, но эти нейтрино приходят на Землю в разных формах. Результаты были представлены на ежегодной Конференции Канадской Ассоциации Физиков в г. Виктория (Британская Колумбия).

Луна поможет поймать таинственные частицы Всепроникающий, трудно обнаруживаемый поток невидимых частиц, движушихся со скоростью, почти равной скорости света, может дать важные ключи к пониманию многих явлений - от черных дыр до невидимой материи и происхождения Вселенной. Эти частицы почти не имеют массы, не имеют электрического заряда и поэтому почти не взаимодействуют с веществом, а значит их очень трудно обнаружить.

Нейтрино повсюду Более миллиарда нейтрино полетит сквозь Ваше тело, пока Вы читаете это предложение. Подавляющее большинство нейтрино представляют собой остатки от Большого Взрыва, некоторые генерируются в близких звездах, типа нашего Солнца. Некоторые нейтрино образуются, когда космические лучи врезаются в земную атмосферу. Только эти, низко энергичные нейтрино, были обнаружены к настоящему времени.

В поисках неизвестного Нейтрино - одни из самых распространенных и энергичных частиц во Вселенной. Они являются элементарными частицами, которые, вместе с другими частицами - кварками и лептонами, образуют все вещество - от атомов до молекул, карандашей, людей и звезд.

Важные, но загадочные вопросы Один интригующий вопрос, на который нейтрино могут ответить - это проблема темной материи: около 90% массы Вселенной мы не видим. Этот факт вытекает из наблюдений поведения галактик под действием гравитации невидимого вещества.

О наблюдениях Сеть высокочувствительных радиотелескопов NASA"s Deep Space Network обычно используется для мониторинга удаленных космических аппаратов. Именно эти телескопы использовали астрономы для того, чтобы попытаться поймать лунные нейтрино.

Сильные и слабые взаимодействия элементарных частиц Читателю знакомы разные по своей природе силы, проявляющиеся во взаимодействиях между телами. Но глубоко различающихся в принципе типов взаимодействия очень мало. Если не считать тяготения, которое играет существенную роль только в присутствии огромных масс, то известны лишь три вида взаимодействий: сильные, электромагнитные и слабые.

Нейтрино и фотоны Сферическая волна является обычной формой существования Вакуума. Ее стабильность не ограничена по времени. Мы не будем рассматривать природу однородного тела, Вакуума, и первичный источник сферических волн. Этот вопрос находится за пределами настоящего блока Высших Знаний. В реальном мире основой Разума и вещества являются сферические волны. Поэтому нашей задачей является исследование взаимодействия сферических волн.

Нейтрино и звезды Прежде всего необходимо сказать (более подробно мы поговорим об этом ниже), что внутри звезд нейтрино образуются в большом количестве при ядерных превращениях, в частности при бета-распаде разных нестабильных ядер. Заметим, что сомнений в существовании такого испускания нейтрино звездами практически нет, хотя оно еще не обнаружено экспериментально. Естественно, что нейтрино выходят без всяких затруднений, скажем, из Солнца. А вот еще один пример макроскопического эффекта. Урановый атомный реактор мощностью в сотни тысяч киловатт "теряет" в виде антинейтрино десятки тысяч киловатт! Часто встречаются ситуации, когда конкретную количественную роль нейтрино в том или ином явлении нельзя оценить из-за отсутствия сведений о некоторых его свойствах.

Нейтрино и антимиры А теперь давайте пофантазируем - поговорим о менее реальных вещах. Я расскажу о некоторых принципиальных возможностях экспериментальной нейтринной астрофизики. Практические решения здесь еще очень далеки и, быть может, никогда не увидят свет.

Солнечные нейтрино Несмотря на то, что вопрос об образовании нейтрино в звездах остается довольно неясным, все-таки кое-что об этом уже известно. Поток нейтрино от Солнца, например, теоретически вычислен. По порядку величины он равен 1010-1011 нейтрино в секунду на квадратный сантиметр поверхности Земли. Перенос энергии на поверхность Земли, связанный с потоком солнечных нейтрино, колоссален. Он составляет несколько процентов от общего солнечного излучения. Так же определенно можно утверждать, что Солнце испускает именно нейтрино, а не антинейтрино.

Нейтринные "телескопы" Правда, надо предостеречь вас от слишком оптимистического представления о возможности решения изложенных вопросов. Дело не только в том, что речь идет о крайне малой интенсивности нейтрино и антинейтрино. Самая большая трудность связана с тем, что неизвестно, как создать эффективный нейтринный телескоп.

Зачем физики придумали нейтрино Как часто бывает в науке, новые идеи выдвигаются тогда, когда в рамках существующих знаний возникает парадокс. "Изобретение" нейтрино также было вызвано кажущимся парадоксом, обнаруженным при экспериментальном исследовании так называемого процесса бета-распада.

Как физики-экспериментаторы "поймали" нейтрино Поймать неуловимое, зафиксировать эффект, вызванный свободным нейтрино, - вот что было необходимо для окончательного доказательства существования этой таинственной частицы.

Действительно ли нейтрино нейтрально? Известно, что в природе имеется очень красивая симметрия, которая в последние несколько лет была окончательно подтверждена рядом фундаментальных опытов. Симметрия эта состоит в том, что каждой частице соответствует двойник - античастица, имеющая массу, одинаковую с частицей, а все "заряды" противоположного знака.