Opdagelsen af neutrinoer revolutionerede fysikken. Takket være disse elementære partikler, der er født i processen med nukleare transformationer, var det muligt at forklare, hvor solens energi kommer fra, og hvor lang tid det har tilbage at leve. RIA Novosti taler om funktionerne i solneutrinoer, og hvorfor de skal studeres.
Hvorfor skinner solen
Fysikere har gættet på eksistensen af en mystisk elementær partikel med nulladning, der er udsendt under radioaktivt henfald siden 1930'erne. Den italienske videnskabsmand Enrico Fermi kaldte det en lille neutron - neutrino. Denne (da stadig hypotetiske) partikel hjalp med til at forstå arten af solens lysstyrke.
Ifølge beregninger modtager hver kvadratcentimeter af jordoverfladen to kalorier fra solen pr. Minut. Når man kendte afstanden til stjernen, var det ikke svært at bestemme lysstyrken: 4 * 1033 erg. Hvor kommer det fra - dette spørgsmål er ikke blevet besvaret i lang tid. Hvis solen, der hovedsageligt er sammensat af brint, simpelthen brændes, ville den ikke have eksisteret i ti tusind år. I betragtning af at volumenet falder under forbrænding, skal solen tværtimod opvarmes af tyngdekraften. I dette tilfælde ville det have slukket på omkring tredive millioner år. Og da dens alder er mere end fire milliarder år, har den en konstant energikilde.
En sådan kilde ved uhyrlige temperaturer inde i en stjerne kan være reaktionen med heliumfusion fra to protoner, der trænger ind i hydrogenkernen. I dette tilfælde frigives en masse termisk energi, og der dannes en neutrinopartikel. Baseret på dens størrelse kunne solen brænde i ti milliarder år, før den endelig afkøles, og blev til en rød gigant.
For at være overbevist om gyldigheden af denne hypotese var det nødvendigt at registrere neutrinoer født inde i solen. Beregninger viste, at det ville være vanskeligt at gøre dette, da partiklen interagerer meget svagt med stof og har en fantastisk penetrerende evne. Når den er født, reagerer den ikke med noget andet og når Jorden på otte minutter. Når solen skinner, gennembores hver kvadratcentimeter af vores hud med omkring hundrede milliarder neutrinoer i sekundet. Men vi bemærker det ikke. Partikelstrømme passerer let gennem planeter, galakser, stjerneklynger. Forresten, flyver neutrinoer, der er født i de første sekunder af Big Bang, stadig i universet.
Salgsfremmende video:
Fanget for gift, vand og metal
På trods af inertiteten kolliderer neutrinoer stadig nogle gange med atomer af stof. Der er kun nogle få sådanne begivenheder om dagen. Hvis du afskærmer detektoren mod fotoner, kosmisk stråling, naturlig radioaktivitet, kan resultatet af kollisioner registreres. Derfor placeres neutrino-fælder dybt under jorden eller i bjergtunneler.
Den første metode til registrering af solneutrinoer blev foreslået i 1946 af den italienske fysiker Bruno Pontecorvo, der arbejdede i Dubna nær Moskva. Han skrev en simpel reaktion på interaktion mellem en partikel og et kloratom, hvilket resulterede i fødselen af radioaktivt argon. En installation af denne type blev bygget i underjordisk laboratorium Homestake i USA, hvor solneutrinoer blev registreret for første gang i 1970. I 2002 blev fysikeren Raymond Davies, der modtog disse resultater, tildelt Nobelprisen.
Vadim Kuzmin fra Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences, opfandt en måde at opdage passage af neutrinoer gennem en galliumopløsning. Som et resultat af kollisionen af partikler med atomer i dette element dannes radioaktivt germanium. Siden 1986 har en detektor, der er baseret på dette princip, fungeret ved Baksan Neutrino-observatoriet (Nordkaukasus) som en del af det fælles eksperiment SAGE i USA.
Et år tidligere var observationer af neutrino begyndt på Kamiokande-anlægget i Japan, hvor detektoren var vand, der lyser blåt, da elektroner blev født. Dette er den såkaldte Cherenkov-stråling.
Solneutrinoer mistes og findes
Når forskere fra forskellige lande har samlet data om antallet af reaktioner fra neutrinoer med stof, viste det sig, at de er to til tre gange mindre, end teorien antyder. Problemet med neutrino-mangel opstod. For at løse det blev det foreslået at sænke solens temperatur og generelt ændre ideer om den. Det tog tre årtier at finde svaret, og i stedet for at komme med en ny model af vores stjerne skabte fysikere en ny teori om neutrinoer.
Det viste sig, at på vej fra stjernen til Jorden er partiklerne i stand til at reinkarnere i deres forskellige modifikationer. Dette fænomen blev kaldt neutrino-svingning. I 2015 blev Nobelprisen tildelt for sin bekræftelse, og eksperimenter ved Baksan Neutrino-observatoriet spillede en afgørende rolle. Nu er det planlagt at bygge en universel detektor der, der registrerer alle typer neutrinoer og antineutrino fra alle kilder: Solen, centrum af galaksen, fra jordens kerne.
Hvis fysikere oprindeligt studerede neutrinoer for bedre at forstå Solen og den termonukleære fusion, der finder sted i den, har denne grundlæggende partikel nu interesseret forskere i sig selv. Det vides, at massen af neutrinoer er meget lille, men den er endnu ikke beregnet for sikker. Og dette er vigtigt for at forstå arten af universets skjulte masse. Der er også mistanke om eksistensen af en steril neutrino og interagerer kun med materien gennem tyngdekraften. Astronomer håber meget på neutrino-fysik, da det giver dem mulighed for at kigge ind i stjerner og sorte huller for at lære om rumets oprindelse. Neutrinos hemmeligheder bliver fortsat forstået i mange observatorier i verden, herunder dem, der ligger i vandet i Baikal-søen og på Antarktis-gletscher.
Tatiana Pichugina
