Neutrinų atradimas sukėlė revoliuciją fizikoje. Šių elementarių dalelių, gimusių branduolinių transformacijų procese, dėka buvo galima paaiškinti, iš kur ateina Saulės energija ir kiek laiko jai liko gyventi. „RIA Novosti“pasakoja apie saulės neutrinų ypatybes ir kodėl jie turėtų būti tiriami.
- „Salik.biz“
Kodėl šviečia saulė?
Fizikai spėjo apie paslaptingos elementariosios dalelės, turinčios nulinį krūvį, išsiskyrimą radioaktyvaus skilimo metu nuo 1930-ųjų. Italų mokslininkas Enrico Fermi tai pavadino mažu neutronu - neutrinu. Ši (tada dar hipotetinė) dalelė padėjo suprasti Saulės šviesumo pobūdį.
Remiantis skaičiavimais, kiekvienas žemės paviršiaus kvadratinis centimetras per dieną gauna dvi kalorijas iš Saulės. Žinant atstumą iki žvaigždės, nebuvo sunku nustatyti ryškumą: 4 * 1033 erg. Iš kur jis kyla - į šį klausimą ilgai nebuvo atsakyta. Jei saulė, kurią daugiausia sudaro vandenilis, tiesiog degtų, ji nebūtų egzistavusi dešimt tūkstančių metų. Atsižvelgiant į tai, kad degimo metu tūris mažėja, Saulė, atvirkščiai, turėtų būti kaitinama sunkio jėgų. Tokiu atveju ji būtų užgesusi maždaug per trisdešimt milijonų metų. Ir kadangi jos amžius yra daugiau nei keturi milijardai metų, tada jis turi nuolatinį energijos šaltinį.
Toks šaltinis esant nepaprastoms temperatūroms žvaigždės viduje gali būti helio susiliejimo iš dviejų protonų, patenkančių į vandenilio branduolį, reakcija. Tokiu atveju išsiskiria daug šiluminės energijos ir susidaro viena neutrino dalelė. Remiantis savo dydžiu, Saulė galėjo degti dešimt milijardų metų, kol galutinai atvėso, virsta raudona milžine.
Norint įsitikinti šios hipotezės pagrįstumu, reikėjo užregistruoti Saulės viduje gimusius neutrinus. Skaičiavimai parodė, kad tai padaryti bus sunku, nes dalelė labai silpnai sąveikauja su medžiaga ir turi nuostabų įsiskverbimo sugebėjimą. Gimdamas jis nereaguoja su niekuo kitu ir per aštuonias minutes pasiekia Žemę. Kai šviečia saulė, kiekvieną kvadratinį centimetrą mūsų odos pradurta apie šimtą milijardų neutrinų per sekundę. Bet mes to nepastebime. Dalelių srautai lengvai praeina per planetas, galaktikas, žvaigždžių spiečius. Beje, relikvinės neutrinos, gimusios per pirmąsias Didžiojo sprogimo sekundes, vis dar skraido Visatoje.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Pagauti nuodai, vanduo ir metalas
Nepaisant inertiškumo, neutrinai vis dar kartais susiduria su materijos atomais. Tokių renginių per dieną būna tik keli. Jei uždengsite detektorių nuo fotonų, kosminės spinduliuotės, natūralaus radioaktyvumo, tada susidūrimų rezultatus galima užregistruoti. Štai kodėl neutrinų gaudyklės dedamos giliai po žeme arba kalnų tuneliuose.
Pirmąjį saulės neutrinų registravimo būdą 1946 m. Pasiūlė italų fizikas Bruno Pontecorvo, dirbęs Dubnoje netoli Maskvos. Jis parašė paprastą dalelės sąveikos su chloro atomu reakciją, dėl kurios gimė radioaktyvus argonas. Tokio tipo įrenginys buvo pastatytas JAV „Homestake“požeminėje laboratorijoje, kur saulės neutrinai pirmą kartą buvo užfiksuoti 1970 m. 2002 m. Fizikas Raymondas Daviesas, gavęs šiuos rezultatus, buvo apdovanotas Nobelio premija.
Vadimas Kuzminas iš Rusijos mokslų akademijos Branduolinių tyrimų instituto išrado būdą, kaip aptikti neutrinų praėjimą pro galio tirpalą. Dėl dalelių susidūrimo su šio elemento atomais susidaro radioaktyvusis germanis. Nuo 1986 m. Detektorius, paremtas šiuo principu, veikė Baksan Neutrino observatorijoje (Šiaurės Kaukazas), kaip bendro SAGE eksperimento JAV dalis.
Prieš metus neutrinų stebėjimai buvo pradėti Japonijos „Kamiokande“objekte, kur detektorius buvo vanduo, kuris mirgėjo mėlynai, kai gimė elektronai. Tai yra vadinamoji Čerenkovo radiacija.
Saulės neutrinai yra pamesti ir rasti
Kai įvairių šalių mokslininkai sukaupė duomenų apie neutrinų reakciją į materiją, paaiškėjo, kad jų yra du tris kartus mažiau, nei teigia teorija. Iškilo neutrino trūkumo problema. Jai išspręsti buvo pasiūlyta nuleisti Saulės temperatūrą ir apskritai pakeisti idėjas apie ją. Atsakymo ieškojimas truko tris dešimtmečius, o fizikai, užuot sugalvoję naują mūsų žvaigždės modelį, sukūrė naują neutrinų teoriją.
Paaiškėjo, kad pakeliui iš žvaigždės į Žemę dalelės sugeba reinkarnuotis įvairiose jų modifikacijose. Šis reiškinys buvo vadinamas neutrino virpesiais. 2015 m. Už patvirtinimą buvo paskirta Nobelio premija, lemiamą vaidmenį atliko eksperimentai Baksano Neutrino observatorijoje. Dabar ten planuojama pastatyti universalų detektorių, registruojantį visų tipų neutrinus ir antineutrinus iš visų šaltinių: Saulės, Galaktikos centro, nuo Žemės šerdies.
Jei iš pradžių fizikai tyrinėjo neutrinus, norėdami geriau suprasti Saulę ir joje vykstančią termobranduolinę sintezę, dabar ši pagrindinė dalelė sudomino mokslininkus. Yra žinoma, kad neutrinų masė yra labai maža, tačiau ji dar nebuvo tiksliai apskaičiuota. Ir tai svarbu norint suprasti paslėptos Visatos masės pobūdį. Taip pat įtariamas sterilus neutrinas, sąveikaujantis su medžiaga tik per gravitaciją. Astronomai tikisi neutrinos fizikos, nes tai leidžia pažvelgti į žvaigždžių ir juodųjų skylių žarnas, sužinoti apie kosmoso kilmę. Neutrinų paslaptys ir toliau yra suprantamos daugelyje pasaulio observatorijų, įskaitant tas, kurios yra Baikalo ežero vandenyse ir Antarktidos ledyne.
Tatjana Pichugina