Objav neutrínovej revolúcie vo fyzike. Vďaka týmto elementárnym časticiam, ktoré sa zrodili v procese jadrových premien, bolo možné vysvetliť, odkiaľ pochádza energia Slnka a ako dlho zostáva. RIA Novosti hovorí o vlastnostiach solárnych neutrín a prečo by sa mali študovať.
Prečo slnko svieti
Fyzici uhádli o existencii záhadnej elementárnej častice s nulovým nábojom emitovaným počas rádioaktívneho rozkladu od 30. rokov 20. storočia. Taliansky vedec Enrico Fermi to nazval malým neutrónom - neutrínom. Táto (ešte stále hypotetická) častica pomohla pochopiť podstatu jasu Slnka.
Podľa výpočtov dostáva každý štvorcový centimeter zemského povrchu dve kalórie od Slnka za minútu. Keďže sme poznali vzdialenosť od hviezdy, nebolo ťažké určiť jas: 4 * 1033 erg. Odkiaľ pochádza - na túto otázku sa dlho neodpovedalo. Keby slnko, ktoré je zložené hlavne z vodíka, jednoducho spálilo, neexistovalo by to desaťtisíc rokov. Vzhľadom na to, že počas spaľovania sa objem znižuje, Slnko by sa naopak malo zahrievať gravitačnými silami. V takom prípade by zanikla asi za tridsať miliónov rokov. A keďže jeho vek je viac ako štyri miliardy rokov, potom má stály zdroj energie.
Takýmto zdrojom pri monštruóznych teplotách vnútri hviezdy môže byť reakcia fúzie hélia z dvoch protónov vstupujúcich do atómov vodíka. V tomto prípade sa uvoľní veľa tepelnej energie a vytvorí sa jedna neutrínová častica. Na základe svojej veľkosti by Slnko mohlo horieť desať miliárd rokov, kým sa nakoniec ochladilo a zmenilo sa na červeného obra.
Na presvedčenie o platnosti tejto hypotézy bolo potrebné zaregistrovať neutrína narodené vo vnútri Slnka. Výpočty ukázali, že by to bolo ťažké, pretože častice interagujú veľmi slabo s látkou a majú úžasnú schopnosť prenikania. Keď sa narodí, nereaguje s ničím iným a dosiahne osem minút na Zem. Keď slnko svieti, každý štvorcový centimeter našej pokožky je prepichnutý asi stovkou miliárd neutrín za sekundu. Ale nevšimli sme si to. Prúd častíc ľahko prechádza cez planéty, galaxie, hviezdokopy. Mimochodom, relikvie neutrína narodené v prvých sekundách Veľkého tresku stále lietajú vo vesmíre.
Propagačné video:
Prichytené pre jed, vodu a kov
Napriek inertnosti sa neutrína niekedy zrážajú s atómami hmoty. Každý deň existuje len niekoľko takýchto udalostí. Ak detektor chránite pred fotónmi, kozmickým žiarením, prirodzenou rádioaktivitou, môžete zaznamenať výsledok zrážok. Preto sú pasce neutrín umiestnené hlboko pod zemou alebo v horských tuneloch.
Prvý spôsob registrácie solárnych neutrín navrhol v roku 1946 taliansky fyzik Bruno Pontecorvo, ktorý pracoval v Dubne pri Moskve. Napísal jednoduchú reakciu interakcie častice s atómom chlóru, čo malo za následok vznik rádioaktívneho argónu. Inštalácia tohto typu bola postavená v podzemnom laboratóriu Homestake v USA, kde boli solárne neutrína zaznamenané prvýkrát v roku 1970. V roku 2002 fyzik Raymond Davies, ktorý tieto výsledky získal, získal Nobelovu cenu.
Vadim Kuzmin z Inštitútu pre jadrový výskum Ruskej akadémie vied vynašiel spôsob, ako zistiť priechod neutrín cez gáliové riešenie. V dôsledku kolízie častíc s atómami tohto prvku sa vytvorí rádioaktívne germánium. Od roku 1986 detektor založený na tomto princípe funguje v Baksan Neutrino Observatory (North Caucasus) ako súčasť spoločného experimentu SAGE v USA.
O rok skôr začali pozorovania neutrín v zariadení Kamiokande v Japonsku, kde detektorom bola voda, ktorá pri narodení elektrónov žiarila modrou farbou. Toto je tzv. Cherenkovovo žiarenie.
Solárne neutrína sú stratené a nájdené
Keď vedci z rôznych krajín zhromaždili údaje o počte reakcií neutrín s látkou, ukázalo sa, že sú dvakrát až trikrát nižšie, ako naznačuje teória. Vyskytol sa problém s nedostatkom neutrínu. Na jeho vyriešenie bolo navrhnuté znížiť teplotu Slnka a všeobecne o tom zmeniť predstavy. Nájdenie odpovede trvalo tri desaťročia a fyzici namiesto toho, aby prišli s novým modelom našej hviezdy, vytvorili novú teóriu neutrín.
Ukázalo sa, že na ceste z hviezdy na Zem sú častice schopné reinkarnovať sa v rôznych modifikáciách. Tento jav sa nazýval neutrínová oscilácia. V roku 2015 bola udelená Nobelova cena za jej potvrdenie a rozhodujúcu úlohu zohrali experimenty na observatóriu Baksan Neutrino. Teraz sa plánuje výstavba univerzálneho detektora, ktorý registruje všetky typy neutrín a antineutrín zo všetkých zdrojov: Slnko, centrum galaxie, z jadra Zeme.
Ak fyzici spočiatku študovali neutrína, aby lepšie porozumeli Slnku a termonukleárnej fúzii, ktorá sa v ňom odohráva, teraz táto základná častica zaujíma vedcov sama o sebe. Je známe, že hmotnosť neutríno je veľmi malá, ale ešte nebola vypočítaná s istotou. A to je dôležité, aby sme pochopili podstatu skrytej hmoty vesmíru. Existuje tiež podozrenie na existenciu sterilného neutrína, ktoré interaguje s hmotou iba gravitáciou. Astronómovia majú veľké nádeje na neutrínovú fyziku, pretože im umožňujú nahliadnuť do útrob hviezd a čiernych dier, aby sa dozvedeli o pôvode vesmíru. Tajomstvá neutrín sú naďalej chápané v mnohých observatóriách sveta, vrátane tých, ktoré sa nachádzajú vo vodách jazera Bajkal a na ľadovci Antarktídy.
Tatiana Pichugina