Upptäckten av neutrino revolutionerade fysiken. Tack vare dessa elementära partiklar, födda i processen med kärnkrafttransformationer, var det möjligt att förklara var solens energi kommer från och hur länge den har kvar att leva. RIA Novosti talar om funktionerna hos solneutrino och varför de bör studeras.
Varför lyser solen
Fysiker har gissat om det finns en mystisk elementär partikel med nollladdning som avges under radioaktivt förfall sedan 1930-talet. Den italienska forskaren Enrico Fermi kallade det en liten neutron - neutrino. Denna (då fortfarande hypotetiska) partikel hjälpte till att förstå arten av solens ljusstyrka.
Enligt beräkningar får varje kvadratcentimeter av jordens yta två kalorier från solen per minut. Genom att känna till avståndet till stjärnan var det inte svårt att bestämma ljusstyrkan: 4 * 1033 erg. Var kommer den ifrån - den här frågan har inte besvarats på länge. Om solen, som huvudsakligen består av väte, helt enkelt bränns, skulle den inte ha funnits på tiotusen år. Med tanke på att volymen minskar under förbränningen bör solen tvärtom värmas upp av tyngdkrafterna. I det här fallet skulle det ha släckts på cirka trettio miljoner år. Och eftersom dess ålder är mer än fyra miljarder år, har den en konstant energikälla.
En sådan källa vid monströsa temperaturer inuti en stjärna kan vara reaktionen med heliumfusion från två protoner som kommer in i vätekärnan. I detta fall frigörs mycket termisk energi och en neutrinopartikel bildas. Baserat på storleken kunde solen brinna i tio miljarder år innan den slutligen kyldes och förvandlades till en röd jätte.
För att vara övertygad om giltigheten av denna hypotes var det nödvändigt att registrera neutrinoer födda i solen. Beräkningar visade att det skulle vara svårt att göra detta, eftersom partikeln interagerar mycket svagt med materien och har en fantastisk penetrerande förmåga. När den är född reagerar den inte med något annat och når jorden på åtta minuter. När solen skiner, är varje kvadratcentimeter av vår hud genomborrad av cirka hundra miljarder neutriner per sekund. Men vi märker inte detta. Partikelströmmar passerar enkelt genom planeter, galaxer, stjärnkluster. Förresten, relikneutrinoer födda under de första sekunderna av Big Bang flyger fortfarande i universum.
Kampanjvideo:
Fångad för gift, vatten och metall
Trots trögheten kolliderar neutrinoer fortfarande ibland med materiaatomer. Det finns bara några sådana händelser per dag. Om du skyddar detektorn från fotoner, kosmisk strålning, naturlig radioaktivitet, kan resultatet av kollisioner registreras. Det är därför neutrinofällor placeras djupt under jord eller i bergstunnlar.
Den första metoden för att registrera solneutrinoer föreslogs 1946 av den italienska fysikern Bruno Pontecorvo, som arbetade i Dubna nära Moskva. Han skrev en enkel reaktion på interaktionen mellan en partikel och en kloratom, vilket resulterade i att radioaktivt argon föddes. En installation av denna typ byggdes i underjordiska laboratoriet Homestake i USA, där solneutrino inspelades för första gången 1970. År 2002 tilldelades fysiker Raymond Davies, som fick dessa resultat, Nobelpriset.
Vadim Kuzmin från Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences, uppfann ett sätt att upptäcka passering av neutrino genom en galliumlösning. Som ett resultat av kollisionen av partiklar med atomer i detta element bildas radioaktivt germanium. Sedan 1986 har en detektor baserat på denna princip fungerat vid Baksan Neutrino Observatory (Nordkaukasus) som en del av SAGE: s gemensamma experiment i USA.
Ett år tidigare hade observationer av neutrinoer börjat vid Kamiokande-anläggningen i Japan, där detektorn var vatten, som glödde blått när elektroner föddes. Detta är den så kallade Cherenkov-strålningen.
Solneutrinoer går förlorade och hittas
När forskare från olika länder har samlat data om antalet reaktioner av neutrino med materia visade det sig att de är två till tre gånger mindre än teorin antyder. Problemet med neutrinobrist uppstod. För att lösa det föreslog vi att sänka solens temperatur och generellt ändra idéer om den. Det tog tre decennier att hitta svaret, och i stället för att komma med en ny modell av vår stjärna skapade fysiker en ny teori om neutrino.
Det visade sig att på väg från stjärnan till jorden kan partiklarna reinkarnera i sina olika modifieringar. Detta fenomen kallades neutrino-oscillation. 2015 delades Nobelpriset ut för sitt bekräftelse, och experiment vid Baksan Neutrino Observatory spelade en avgörande roll. Nu är det planerat att bygga en universell detektor där som registrerar alla typer av neutrino och antineutrino från alla källor: Solen, centrum av galaxen, från jordens kärna.
Om fysiker initialt studerade neutrinoer för att bättre förstå solen och den termonukleära fusionen som äger rum i den, har denna grundläggande partikel nu intresserat forskare i sig själv. Det är känt att massan av neutrino är mycket liten, men den har ännu inte beräknats med säkerhet. Och detta är viktigt för att förstå arten av universums dolda massa. Förekomsten av en steril neutrino misstänks också och interagerar med materien endast genom allvar. Astronomer har stora förhoppningar för neutrinofysik, eftersom det gör att de kan titta in i tarmarna av stjärnor och svarta hål, för att lära sig om rymdets ursprung. Neutrinos hemligheter fortsätter att förstås i många observatorier i världen, inklusive de som ligger i vattnet i Lake Baikal och på Antarktis glaciär.
Tatiana Pichugina
