Нейтринная "санта-барбара": что известно о личной жизни частиц-призраков

© Иллюстрация РИА Новости . Алина Полянина, Depositphotos / KrisColeСолнечные нейтрино пронзают Землю и ее обитателейСолнечные нейтрино пронзают Землю и ее обитателей
Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

МОСКВА, 6 мая — РИА Новости, Татьяна Пичугина. Открытие нейтрино произвело переворот в физике. Благодаря этим элементарным частицам, рождающимся в процессе ядерных превращений, удалось объяснить, откуда берется энергия Солнца и сколько ему осталось жить. РИА Новости рассказывает об особенностях солнечных нейтрино и о том, почему их надо изучать.

Так художник представил то, как нейтрино пролетают через центр Земли
Ученые выяснили, как много нейтрино проходит через ядро Земли

Почему Солнце светит

О существовании загадочной элементарной частицы с нулевым зарядом, вылетающей при радиоактивном распаде, физики догадывались с 1930-х годов. Итальянский ученый Энрико Ферми назвал ее маленьким нейтроном — нейтрино. Эта (тогда еще гипотетическая) частица помогла понять природу светимости Солнца.

Согласно расчетам, в минуту каждый квадратный сантиметр поверхности Земли получает от Солнца две калории. Зная расстояние до звезды, несложно было определить светимость: 4*1033 эрг. Откуда она берется — на этот вопрос долгое время не было ответа. Если бы Солнце, состоящее в основном из водорода, просто горело, то не просуществовало бы и десятка тысяч лет. Учитывая, что при сгорании объем уменьшается, Солнце должно было, напротив, нагреваться под действием сил гравитации. В этом случае оно погасло бы примерно за тридцать миллионов лет. А раз его возраст превышает четыре миллиарда лет, значит, в нем есть постоянный источник энергии.

Таким источником при чудовищных температурах внутри звезды может служить реакция синтеза гелия из двух протонов, входящих в ядра водорода. При этом выделяется много тепловой энергии и образуется одна частица нейтрино. Исходя из размеров, Солнце сможет гореть десять миллиардов лет, прежде чем окончательно остынет, превратившись в красного гиганта.

Чтобы убедиться в справедливости этой гипотезы, нужно было зарегистрировать нейтрино, рожденные внутри Солнца. Расчеты показывали: сделать это будет сложно, поскольку частица очень слабо взаимодействует с веществом и обладает удивительной проникающей способностью. Рождаясь, она не реагирует больше ни с чем и за восемь минут достигает Земли. Когда светит солнце, каждый квадратный сантиметр нашей кожи пронизывают около ста миллиардов нейтрино в секунду. Но мы этого не замечаем. Потоки частиц легко проходят сквозь планеты, галактики, звездные скопления. Кстати, реликтовые нейтрино, рожденные в первые секунды Большого взрыва, до сих пор летят во Вселенной.

Ловят на яд, воду и металл

Несмотря на инертность, нейтрино все-таки иногда сталкиваются с атомами вещества. В сутки бывает всего несколько таких событий. Если экранировать детектор от фотонов, космического излучения, естественной радиоактивности, то результат столкновений можно зарегистрировать. Вот почему установки для ловли нейтрино размещают глубоко под землей или в горных тоннелях. 

Первый метод регистрации солнечного нейтрино предложил в 1946 году итальянский физик Бруно Понтекорво, работавший в подмосковной Дубне. Он написал простую реакцию взаимодействия частицы с атомом хлора, в результате чего рождается радиоактивный аргон. Установку этого типа построили в подземной лаборатории Хоумстейк в США, там же в 1970 году впервые зарегистрировали солнечные нейтрино. В 2002-м получившему эти результаты физику Реймонду Дейвису присудили Нобелевскую премию.

Академик Бруно Максимович Понтекорво
Две жизни Бруно Понтекорво, или Разочарование атомного шпиона

Вадим Кузьмин из Института ядерных исследований РАН изобрел способ фиксировать прохождение нейтрино сквозь раствор галлия. В результате столкновения частиц с атомами этого элемента образуется радиоактивный германий. С 1986 года основанный на этом принципе детектор действует в Баксанской нейтринной обсерватории (Северный Кавказ) в рамках совместного в США эксперимента SAGE.

Годом раньше к наблюдениям за нейтрино приступили на установке Kamiokande в Японии, где детектором служила вода, светившаяся голубым цветом, когда рождались электроны. Это так называемое черенковское излучение.

© Roy Kaltschmidt, Lawrence Berkeley National LaboratoryДетектор Daya Bay в Китае для изучения осцилляций нейтрино
Детектор Daya Bay в Китае для изучения осцилляций нейтрино

Солнечное нейтрино теряют и находят

Когда ученые из разных стран накопили данные по числу реакций нейтрино с веществом, выяснилось, что их в два-три раза меньше, чем предполагает теория. Возникла проблема дефицита нейтрино. Для ее решения предлагали снизить температуру Солнца и вообще изменить о нем представления. На поиск ответа ушло три десятилетия, и вместо того, чтобы придумать новую модель нашей звезды, физики создали новую теорию нейтрино.

Оказалось, что по пути от звезды на Землю частицы способны перевоплощаться в разные свои модификации. Это явление назвали осцилляцией нейтрино. В 2015 году за его подтверждение вручили Нобелевскую премию, причем решающую роль сыграли эксперименты в Баксанской нейтринной обсерватории. Сейчас там планируют построить универсальный детектор, регистрирующий все типы нейтрино и антинейтрино от всех источников: Солнца, центра Галактики, из ядра Земли.

Предполагаемые следы распадов частиц темной материи в галактике Андромеды
Российские ученые поняли, как создать темную материю из нейтрино

Если изначально физики изучали нейтрино, чтобы лучше понять Солнце и происходящий в нем термоядерный синтез, то теперь эта фундаментальная частица заинтересовала ученых сама по себе. Известно, что масса нейтрино очень мала, но точно ее пока не вычислили. А это важно, чтобы понять природу скрытой массы Вселенной. Подозревают также существование стерильного нейтрино, взаимодействующего с веществом только посредством гравитации. Астрономы возлагают на нейтринную физику большие надежды, поскольку она позволяет заглянуть в недра звезд и черных дыр, узнать о зарождении космоса. Тайны нейтрино продолжают постигать во многих обсерваториях мира, в том числе размещенных в водах Байкала и на леднике Антарктиды.

РИА Наука
Комментарии
4 пользователя оставили 4 комментария
Какой огромный разрыв произошел в последнее 100-летие между "теоретиками" и "практиками"!!! "Сварщик на судостроительном заводе" и "физик-ядерщик" говорят практически на "разных языках". Пилот современного самолета с ядерной бомбой на борту, только в общих принципах понимает и как устроена эта бомба, да и какие технологии заложены в производство тех же самых турбинных лопаток двигателя его самолета.
Наверх
Авторизация
He правильное имя пользователя или пароль
Войти через социальные сети
Регистрация
E-mail
Пароль
Подтверждение пароля
Введите код с картинки
He правильное имя пользователя или пароль
* Все поля обязательны к заполнению
Восстановление пароля
E-mail
Инструкции для восстановления пароля высланы на
Смена региона
Идет загрузка...
Произошла ошибка... Повторить
правила комментирования материалов

Регистрация пользователя в сервисе РИА Клуб на сайте Ria.Ru и авторизация на других сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» при помощи аккаунта или аккаунтов пользователя в социальных сетях обозначает согласие с данными правилами.

Пользователь обязуется своими действиями не нарушать действующее законодательство Российской Федерации.

Пользователь обязуется высказываться уважительно по отношению к другим участникам дискуссии, читателям и лицам, фигурирующим в материалах.

Публикуются комментарии только на тех языках, на которых представлено основное содержание материала, под которым пользователь размещает комментарий.

На сайтах медиагруппы МИА «Россия сегодня» может осуществляться редактирование комментариев, в том числе и предварительное. Это означает, что модератор проверяет соответствие комментариев данным правилам после того, как комментарий был опубликован автором и стал доступен другим пользователям, а также до того, как комментарий стал доступен другим пользователям.

Комментарий пользователя будет удален, если он:

  • не соответствует тематике страницы;
  • пропагандирует ненависть, дискриминацию по расовому, этническому, половому, религиозному, социальному признакам, ущемляет права меньшинств;
  • нарушает права несовершеннолетних, причиняет им вред в любой форме;
  • содержит идеи экстремистского и террористического характера, призывает к насильственному изменению конституционного строя Российской Федерации;
  • содержит оскорбления, угрозы в адрес других пользователей, конкретных лиц или организаций, порочит честь и достоинство или подрывает их деловую репутацию;
  • содержит оскорбления или сообщения, выражающие неуважение в адрес МИА «Россия сегодня» или сотрудников агентства;
  • нарушает неприкосновенность частной жизни, распространяет персональные данные третьих лиц без их согласия, раскрывает тайну переписки;
  • содержит ссылки на сцены насилия, жестокого обращения с животными;
  • содержит информацию о способах суицида, подстрекает к самоубийству;
  • преследует коммерческие цели, содержит ненадлежащую рекламу, незаконную политическую рекламу или ссылки на другие сетевые ресурсы, содержащие такую информацию;
  • имеет непристойное содержание, содержит нецензурную лексику и её производные, а также намёки на употребление лексических единиц, подпадающих под это определение;
  • содержит спам, рекламирует распространение спама, сервисы массовой рассылки сообщений и ресурсы для заработка в интернете;
  • рекламирует употребление наркотических/психотропных препаратов, содержит информацию об их изготовлении и употреблении;
  • содержит ссылки на вирусы и вредоносное программное обеспечение;
  • является частью акции, при которой поступает большое количество комментариев с идентичным или схожим содержанием («флешмоб»);
  • автор злоупотребляет написанием большого количества малосодержательных сообщений, или смысл текста трудно либо невозможно уловить («флуд»);
  • автор нарушает сетевой этикет, проявляя формы агрессивного, издевательского и оскорбительного поведения («троллинг»);
  • автор проявляет неуважение к русскому языку, текст написан по-русски с использованием латиницы, целиком или преимущественно набран заглавными буквами или не разбит на предложения.

Пожалуйста, пишите грамотно — комментарии, в которых проявляется пренебрежение правилами и нормами русского языка, могут блокироваться вне зависимости от содержания.

Администрация имеет право без предупреждения заблокировать пользователю доступ к странице в случае систематического нарушения или однократного грубого нарушения участником правил комментирования.

Пользователь может инициировать восстановление своего доступа, написав письмо на адрес электронной почты moderator@rian.ru

В письме должны быть указаны:

  • Тема – восстановление доступа
  • Логин пользователя
  • Объяснения причин действий, которые были нарушением вышеперечисленных правил и повлекли за собой блокировку.

Если модераторы сочтут возможным восстановление доступа, то это будет сделано.

В случае повторного нарушения правил и повторной блокировки доступ пользователю не может быть восстановлен, блокировка в таком случае является полной.

Чтобы связаться с командой модераторов, используйте адрес электронной почты moderator@rian.ru или воспользуйтесь формой обратной связи.

Заявка на размещение пресс-релиза
Компания
Контактное лицо
Контактный телефон или E-mail
Комментарий
Введите код с картинки
Все поля обязательны к заполнению. Услуга предоставляется на коммерческой основе.
Заявка успешно отправлена