Откриването на неутрино революционизира физиката. Благодарение на тези елементарни частици, родени в процеса на ядрените трансформации, беше възможно да се обясни откъде идва енергията на Слънцето и колко време му остава да живее. РИА Новости говори за характеристиките на слънчевите неутрино и защо те трябва да се изучават.
Защо свети слънцето
Физиците предположиха за съществуването на мистериозна елементарна частица с нулев заряд, излъчван по време на радиоактивен разпад от 30-те години на миналия век. Италианският учен Енрико Ферми го нарече малък неутрон - неутрино. Тази (тогава все още хипотетична) частица помогна да се разбере естеството на светимостта на Слънцето.
Според изчисленията всеки квадратен сантиметър от земната повърхност получава две калории от Слънцето в минута. Знаейки разстоянието до звездата, не беше трудно да определим светимостта: 4 * 1033 erg. Откъде идва - на този въпрос отдавна не се отговаря. Ако слънцето, което се състои главно от водород, просто изгори, то нямаше да съществува от десет хиляди години. Като се има предвид, че обемът намалява по време на горенето, Слънцето, напротив, трябва да се нагрява от силите на гравитацията. В този случай той би изчезнал след около тридесет милиона години. И тъй като възрастта му е повече от четири милиарда години, то тя има постоянен източник на енергия.
Такъв източник при чудовищни температури вътре в една звезда може да бъде реакцията на сливане на хелий от два протона, влизащи във водородното ядро. В този случай се отделя много топлинна енергия и се образува една неутрино частица. Въз основа на размерите си Слънцето може да изгори за десет милиарда години, преди окончателно да изстине, превръщайки се в червен гигант.
За да се убедим във валидността на тази хипотеза, беше необходимо да се регистрират неутрино, родени вътре в Слънцето. Изчисленията показаха, че би било трудно да се направи това, тъй като частицата взаимодейства много слабо с материята и има невероятна проникваща способност. Когато се роди, той не реагира с нищо друго и стига до Земята за осем минути. Когато слънцето грее, всеки квадратен сантиметър от кожата ни е пробит от около сто милиарда неутрино в секунда. Но ние не забелязваме това. Потоците от частици лесно преминават през планети, галактики, звездни струпвания. Между другото, реликтовите неутрино, родени в първите секунди на Големия взрив, все още летят във Вселената.
Промоционално видео:
Хванат за отрова, вода и метал
Въпреки инертността, неутрино все още понякога се сблъскват с атоми на материята. На ден има само няколко такива събития. Ако защитите детектора от фотони, космическо излъчване, естествена радиоактивност, тогава резултатът от сблъсъци може да бъде регистриран. Ето защо капаните на неутрино се поставят дълбоко под земята или в планинските тунели.
Първият метод за регистриране на слънчеви неутрино е предложен през 1946 г. от италианския физик Бруно Понтекорво, който е работил в Дубна близо до Москва. Той написа проста реакция на взаимодействието на частица с хлорен атом, което води до раждането на радиоактивен аргон. Инсталация от този тип е построена в подземната лаборатория Homestake в САЩ, където слънчевите неутрино са регистрирани за първи път през 1970 година. През 2002 г. физикът Реймънд Дейвис, получил тези резултати, получи Нобелова награда.
Вадим Кузмин от Института за ядрени изследвания на Руската академия на науките е измислил начин да открие преминаването на неутрино през разтвор на галий. В резултат на сблъсъка на частици с атоми на този елемент се образува радиоактивен германий. От 1986 г. детектор, основан на този принцип, работи в Нейтрино обсерватория Баксан (Северен Кавказ) като част от съвместния експеримент SAGE в САЩ.
Година по-рано наблюдения на неутрино бяха започнали в съоръжението Kamiokande в Япония, където детекторът беше вода, която светеше синьо, когато се родиха електрони. Това е така наречената радиация на Черенков.
Слънчевите неутрино се губят и намират
Когато учени от различни страни са натрупали данни за броя на реакциите на неутрино с материя, се оказа, че те са два до три пъти по-малко, отколкото теорията предполага. Проблемът с дефицита на неутрино възникна. За да се реши, беше предложено да се понижи температурата на Слънцето и като цяло да се променят идеите за него. Бяха нужни три десетилетия, за да намерим отговора и вместо да измислят нов модел на нашата звезда, физиците създадоха нова теория за неутрино.
Оказа се, че по пътя от звездата към Земята частиците са способни да се превъплъщават в различните си модификации. Това явление се нарича неутрино трептене. През 2015 г. Нобеловата награда беше присъдена за нейното потвърждение и експериментите в обсерваторията „Неутрино Баксан“изиграха решаваща роля. Сега се планира там да се изгради универсален детектор, който да регистрира всички видове неутрино и антинейтрино от всички източници: Слънцето, центърът на Галактиката, от земното ядро.
Ако първоначално физиците са изучавали неутрино, за да разберат по-добре Слънцето и термоядрения синтез, протичащ в него, сега тази основна частица е заинтересувала учените в себе си. Известно е, че масата на неутрино е много малка, но все още не е изчислена със сигурност. И това е важно, за да се разбере същността на скритата маса на Вселената. Подозира се и съществуването на стерилно неутрино, което взаимодейства с материята само чрез гравитация. Астрономите имат големи надежди за неутрино физиката, тъй като им позволява да надникнат в недрата на звездите и черните дупки, да научат за произхода на космоса. Тайните на неутрино продължават да се разбират в много обсерватории по света, включително тези, разположени във водите на езерото Байкал и на ледника на Антарктида.
Татяна Пичугина
