Top.Mail.Ru
Наука и технология 

Охота за нейтрино может раскрыть космические тайны

Охота за нейтрино может раскрыть космические тайны

Нейтрино, пожалуй, самый интересный обитатель субатомного мира. Почти невесомая, эта фундаментальная частица испытывает лишь слабое ядерное взаимодействие и гораздо более слабую силу гравитации. Имея лишь слабые связи с другими формами материи, нейтрино может пройти через всю Землю и не столкнуться с атомом, пишет Дон Линкольн Scientific American. Фантомные свойства нейтрино — не единственное, что отличает их от других фундаментальных частиц. Они уникальны тем, что не имеют фиксированной идентичности. Три известные формы нейтрино способны превращаться друг в друга посредством циклического процесса, называемого нейтринной осцилляцией. Они не только субатомные призраки, но и квантовые хамелеоны.

Хотя явление осцилляций нейтрино изучалось во многих экспериментах, данные не дают единой картины. Основываясь на данных некоторых экспериментов, некоторые учёные начали подозревать, что может существовать более трёх типов нейтрино. Эти гипотетические дополнительные типы нейтрино, в отличие от своих знакомых аналогов, даже не будут взаимодействовать через слабое ядерное взаимодействие и поэтому будут называться стерильными нейтрино .

Стерильные нейтрино не являются частью Стандартной модели — общепринятой теории материи и энергии в субатомном мире. Если эти дополнительные нейтрино существуют, они заставят физиков существенно пересмотреть теорию. Новый эксперимент, который вскоре должен начать измерения, возможно, сможет решить вопрос о том, видели ли предыдущие исследования стерильные нейтрино или нет.

Три известных типа нейтрино — это электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино, каждый из которых назван в честь заряженной частицы, которая образуется одновременно с ним. На ранних этапах нашего понимания физики нейтрино каждый из этих типов казался отличным от двух других. Однако ситуация стала еще более мрачной в 1960-х и 1970-х годах, когда эксперименты начали показывать загадочные результаты.

Электронные нейтрино производятся в ядерных реакциях, а самым большим ядерным реактором в мире является Солнце. Исследователи использовали энергию нашей родной звезды, чтобы подсчитать, сколько электронных нейтрино они ожидают прибыть сюда, на Землю. Однако измерения дали в три раза больше электронных нейтрино, чем предсказывалось. Кроме того, ожидалось, что каскад взаимодействий частиц, возникающих при попадании высокоэнергетических космических протонов в атмосферу нашей планеты, будет производить вдвое больше мюонных нейтрино, чем электронных. Тем не менее, экспериментаторы измеряли примерно равные количества.

В 1957 году физик Бруно Понтекорво сделал смелое предположение, что нейтрино могут колебаться, тем самым меняя свою идентичность. В период с 1998 по 2001 годы детекторы, изучавшие поток нейтрино как от Солнца, так и от атмосферы Земли, доказали, что на пути к нам нейтрино изменялись.

Похожие записи