Нейтрино был открыт по причине уверенности учёных в том, что фундаментальный закон физики - закон сохранения энергии справедлив для всех систем. Ещё в самом начале ХХ века во время изучения бета-распада радиоактивных ядер, физики, как скрупулезные бухгалтеры, старались свести баланс энергии, но безуспешно. Он никак не сходился: часть энергии пропадала неведомо куда. Таким образом, под угрозой оказался один из фундаментальных законов физики — закон сохранения энергии. Дело в том, что большинство законов физики выведено опытным путём, а опыт может быть не достаточен, можно лишь утверждать что-то для определенных условий. Как только границы опыта расширяются, и меняются условия, некоторые законы перестают действовать. По этому, перед учеными встала задача, либо найти объяснение феномену исчезновения энергии, либо пересмотреть основной фундаментальный закон физики. Спас положение науки швейцарский физик Вольфганг Паули,он в 1930 г. высказал предположение, что при бета-распаде вместе с электроном рождается какая-то частица — невидимка, которая и уносит недостающую часть энергии. А незамеченной она частица остается потому, что не имеет массы покоя и электрического заряда и не способна отрывать электроны от атома или расщеплять ядра, другими словами, она не может производить те привычные эффекты, по которым принято судить о появлении частицы. К тому же она еще и очень слабо взаимодействует с веществом, и какследствие может проходить через большую толщу вещества, не обнаруживая себя. В то время ученым были известны только электрон, протон и фотон, и по этому подобное предположение требовало большой смелости и серьезного научного обоснования. И физики не прогадали, познее стало ясно, что гипотеза о существовании нейтрино «спасла» не только закон сохранения энергии, но и законы сохранения импульса и момента количества движения, а также основные принципы статистики частиц в квантовой механике. А сама гипотеза Паули естественным образом вошла в теорию бета-распада, созданную Ферми в 1934 году. И хотя существование нейтрино было обоснованно, эта частица еще долго была гипотетической. Совершенно необходимая ученым для объяснения многих легко наблюдаемых превращений сами она на протяжении более чем 20 лет оставались неуловимой. Наблюдение реакций, связанных с нейтрино, стало возможным только в эпоху появления ядерных реакторов. Ученые физики многих стран пытались экспериментально подтвердить существование теоретически «вычисленной» частицы. Так как для окончательного доказательства частицы необходимо было увидеть его непосредственное воздействие на вещество. Однако так вышло, что вначале удалось обнаружить не нейтрино, а его античастицы — антинейтрино, которые в результате бета-распада осколков деления урана во время работы атомного реактора испускаются в огромном количестве. Такой опыт был осуществлен в 1953 году американскими учеными Фредериком Рейнесом и Клайдом Коуэном на реакторе в Хэнфорде. Они обнаружили характерную цепочку событий, которую вызвали антинейтрино. Этот эксперимент, с учетом «призрачности» свойств частиц, получил название проект «Полтергейст». За участие в этих исследованиях и за последующие эксперименты ученый-физик Фредерик Рейнес был в 1995 году удостоен Нобелевской премии. изучения физики этих частиц продолжается и по сей день. Физикам очень хочется узнать, обладает ли нейтрино массой, так как результат этих исследований возможно серьезно поколебает стройную теорию о стандартной модели материи. Обнаружение массы нейтрино особенно важно для астрофизиков, так как это помогло бы разрешить парадокс «скрытой массы» и прояснить проблемы, касающиеся судьбы Вселенной, а также многие другие вопросы космологии.По сути можно выделить три причины популярности нейтрино:
1. Уже давно стоит вопрос о массе нейтрино - она может быть
равна нулю, но ничего не мещает ей иметь значение отличное от нуля.
Во втором случае, нейтрино может играть большую роль в устройстве
Вселенной, являясь одним из видов "темной материи", которая составляет
большую часть массы Вселенной и природа которой до сих пор не установлена.
2. С нейтрино связана самая интригующя загадка Солнца -
недостаток солнечных нейтрино по сравнению с тем, что дали бы
термоядерные реакции, поддерживая его светимость на наблюдаемом уровне.
3. Нейтрино могут быть подвержены очень красивому эффекту
квантомеханических осцилляций, таким образом с одной стороны объяснился
бы эффект недостатока Солнечных нейтрино, а с другой, это
свидетельствовало бы о том что масса нейтрино не нулевая.
Но несмотря на всю важность, нейтрино остается трудным объектом для
исследования из-за малого сечения взаимодействия с веществом.
Именно поэтому проблемы, свяэанные с нейтрино дожили до
наших дней.
| → > |
|---|
