Neitrīno atklāšana fizikā mainīja revolūciju. Pateicoties šīm elementārajām daļiņām, kas dzimušas kodolpārveidojumu procesā, bija iespējams izskaidrot, no kurienes nāk Saules enerģija un cik ilgi tai ir atlicis dzīvot. RIA Novosti runā par saules neitrīno īpašībām un kāpēc tie būtu jāpēta.
Kāpēc spīd saule?
Fiziķi ir domājuši par noslēpumainas elementāras daļiņas esamību ar nulles lādiņu, kas izstarota radioaktīvās sabrukšanas laikā kopš pagājušā gadsimta 30. gadiem. Itāļu zinātnieks Enriko Fermi to sauca par mazu neitronu - neitrīno. Šī (toreiz vēl hipotētiskā) daļiņa palīdzēja izprast Saules spožuma raksturu.
Pēc aprēķiniem katrs Zemes virsmas kvadrātcentimetrs minūtē no Saules saņem divas kalorijas. Zinot attālumu līdz zvaigznei, nebija grūti noteikt gaišumu: 4 * 1033 erg. No kurienes tas nāk - uz šo jautājumu uz ilgu laiku nav atbildēts. Ja saule, kas galvenokārt sastāv no ūdeņraža, vienkārši dedzinātu, tā nebūtu eksistējusi desmit tūkstošus gadu. Ņemot vērā to, ka degšanas laikā tilpums samazinās, Sauli, tieši pretēji, vajadzētu sildīt ar smaguma spēkiem. Šajā gadījumā tas būtu nodzisis apmēram trīsdesmit miljonu gadu laikā. Un tā kā tā vecums ir vairāk nekā četri miljardi gadu, tad tam ir pastāvīgs enerģijas avots.
Šāds avots nežēlīgā temperatūrā zvaigznes iekšienē var būt hēlija saplūšanas reakcija no diviem protoniem, kas nonāk ūdeņraža kodolā. Šajā gadījumā izdalās daudz siltumenerģijas un veidojas viena neitrīno daļiņa. Balstoties uz tās lielumu, Saule varēja degt desmit miljardus gadu, pirms tā beidzot atdzisa, pārvēršoties par sarkanu milzi.
Lai pārliecinātos par šīs hipotēzes pamatotību, bija nepieciešams reģistrēt neitrīnus, kas dzimuši Saules iekšienē. Aprēķini parādīja, ka to būtu grūti izdarīt, jo daļiņa ļoti vāji mijiedarbojas ar matēriju un tai ir pārsteidzoša iespiešanās spēja. Piedzimstot, tas nereaģē ne uz ko citu un sasniedz Zemi astoņu minūšu laikā. Saulei spīdot, katru kvadrātcentimetru mūsu ādas caururbj apmēram simts miljardu neitrīno sekundē. Bet mēs to nepamanām. Daļiņu straumes viegli iziet cauri planētām, galaktikām, zvaigžņu kopām. Starp citu, Visumā joprojām lido relikvijas neitrīni, kas dzimuši Lielā sprādziena pirmajās sekundēs.
Reklāmas video:
Noķēris indi, ūdeni un metālu
Neskatoties uz inerci, neitrīni dažreiz joprojām saduras ar matērijas atomiem. Dienā ir tikai daži šādi pasākumi. Ja pasargājat detektoru no fotoniem, kosmiskā starojuma, dabiskās radioaktivitātes, tad sadursmju rezultātu var reģistrēt. Tāpēc neitrīno slazdi tiek novietoti dziļi pazemē vai kalnu tuneļos.
Pirmo saules neitrīno vielu reģistrēšanas metodi 1946. gadā ierosināja itāļu fiziķis Bruno Pontecorvo, kurš strādāja Dubnā netālu no Maskavas. Viņš uzrakstīja vienkāršu daļiņas mijiedarbības ar hlora atomu reakciju, kā rezultātā radās radioaktīvais argons. Šāda veida iekārta tika uzcelta Homestake pazemes laboratorijā ASV, kur 1970. gadā pirmo reizi tika reģistrēti saules neitrīni. 2002. gadā fiziķis Raimonds Deiviss, kurš saņēma šos rezultātus, tika apbalvots ar Nobela prēmiju.
Vadims Kuzmins no Krievijas Zinātņu akadēmijas Kodolpētniecības institūta izgudroja veidu, kā noteikt neitrīnu pāreju caur gallija šķīdumu. Daļiņu sadursmes rezultātā ar šī elementa atomiem veidojas radioaktīvs germānija. Kopš 1986. gada Baksan Neutrino observatorijā (Ziemeļkaukāzā), pamatojoties uz šo principu, darbojas SAGE kopīgā eksperimenta ASV ietvaros.
Gadu iepriekš neitrīno novērojumi bija sākušies Japānas pilsētā Kamiokande, kur detektors bija ūdens, kas zilā mirdzēja, kad piedzima elektroni. Tas ir tā saucamais Čerenkova starojums.
Saules neitrīni tiek pazaudēti un atrasti
Kad dažādu valstu zinātnieki ir uzkrājuši datus par neitrīno reakciju skaitu ar matēriju, izrādījās, ka tie ir divas līdz trīs reizes mazāk, nekā liecina teorija. Radās neitrīno deficīta problēma. Lai to atrisinātu, tika ierosināts pazemināt Saules temperatūru un kopumā mainīt idejas par to. Atbildes atrašana aizņēma trīs desmitgades, un tā vietā, lai nākt klajā ar jaunu mūsu zvaigznes modeli, fiziķi izveidoja jaunu neitrīno teoriju.
Izrādījās, ka ceļā no zvaigznes uz Zemi daļiņas spēj reinkarnēties dažādās modifikācijās. Šo parādību sauca par neitrīno svārstībām. 2015. gadā Nobela prēmija tika piešķirta par tās apstiprināšanu, un eksperimentiem Baksan Neutrino observatorijā bija izšķiroša loma. Tagad tur tiek plānots uzbūvēt universālu detektoru, no visiem avotiem reģistrējot visu veidu neitrīnus un antineutrīnus: Sauli, Galaktikas centru, no Zemes kodola.
Ja sākotnēji fiziķi pētīja neitrīnus, lai labāk izprastu Sauli un tajā notiekošo kodoltermisko saplūšanu, tagad šī pamatdaļiņa zinātniekus ir ieinteresējusi pati par sevi. Ir zināms, ka neitrīno masa ir ļoti maza, taču tā vēl nav precīzi aprēķināta. Un tas ir svarīgi, lai saprastu Visuma slēptās masas būtību. Pastāv arī aizdomas par sterila neitrīna esamību, kas mijiedarbojas ar matēriju tikai gravitācijas ietekmē. Astronomiem ir lielas cerības uz neitrīno fiziku, jo tas ļauj viņiem ieskatīties zvaigžņu un melno caurumu zarnās, uzzināt par kosmosa izcelsmi. Neitrīno noslēpumus turpina izprast daudzās pasaules observatorijās, tostarp tajās, kas atrodas Baikāla ezera ūdeņos un Antarktīdas ledājā.
Tatjana Pičugina
