Descoperirea neutrinilor a revoluționat fizica. Datorită acestor particule elementare, născute în procesul transformărilor nucleare, a fost posibil să se explice de unde provine energia Soarelui și cât a mai rămas să trăiască. RIA Novosti vorbește despre caracteristicile neutrinilor solari și de ce trebuie studiați.
De ce strălucește soarele
Fizicienii au ghicit despre existența unei particule misterioase elementare cu sarcină zero emisă în timpul degradării radioactive din anii ’30. Savantul italian Enrico Fermi l-a numit un neutron mic - neutrino. Această (apoi încă ipotetică) particulă a ajutat să înțeleagă natura luminozității Soarelui.
Conform calculelor, fiecare centimetru pătrat al suprafeței Pământului primește două calorii de la Soare pe minut. Cunoscând distanța față de stea, nu a fost dificil să se stabilească luminozitatea: 4 * 1033 erg. De unde vine - această întrebare nu a mai fost răspunsă de mult timp. Dacă soarele, care este compus în principal din hidrogen, ardea pur și simplu, nu ar fi existat zece mii de ani. Având în vedere că volumul scade în timpul combustiei, Soarele ar trebui, dimpotrivă, să fie încălzit de forțele gravitației. În acest caz, s-ar fi stins în aproximativ treizeci de milioane de ani. Și de când vârsta sa este de peste patru miliarde de ani, atunci are o sursă constantă de energie.
O astfel de sursă la temperaturi monstruoase în interiorul unei stele poate fi reacția de fuziune a heliului de la doi protoni care intră în nucleul hidrogenului. În acest caz, se eliberează multă energie termică și se formează o particulă de neutrino. Pe baza dimensiunii sale, Soarele ar putea arde zece miliarde de ani înainte de a se răci definitiv, transformându-se într-un uriaș roșu.
Pentru a fi convins de validitatea acestei ipoteze, a fost necesară înregistrarea neutrinilor născuți în interiorul Soarelui. Calculele au arătat că ar fi dificil să se facă acest lucru, deoarece particulele interacționează foarte slab cu materia și are o capacitate de penetrare uimitoare. Când se naște, nu reacționează cu nimic altceva și ajunge pe Pământ în opt minute. Când soarele strălucește, fiecare centimetru pătrat al pielii noastre este străpuns cu aproximativ o sută de miliarde de neutrini pe secundă. Dar nu observăm acest lucru. Fluxurile de particule trec cu ușurință prin planete, galaxii, ciorchini de stele. Apropo, neutrinii relicși născuți în primele secunde ale Big Bang-ului încă zboară în Univers.
Video promotional:
Prins pentru otravă, apă și metal
În ciuda inertității, neutrinii încă se ciocnesc uneori cu atomi de materie. Există doar câteva astfel de evenimente pe zi. Dacă protejați detectorul de fotoni, radiații cosmice, radioactivitate naturală, atunci rezultatul coliziunilor poate fi înregistrat. Acesta este motivul pentru care capcanele neutrino sunt plasate adânc în subteran sau în tunelurile montane.
Prima metodă pentru înregistrarea neutrinilor solari a fost propusă în 1946 de fizicianul italian Bruno Pontecorvo, care lucra la Dubna, lângă Moscova. El a scris o reacție simplă a interacțiunii unei particule cu un atom de clor, rezultând nașterea argonului radioactiv. O instalație de acest tip a fost construită în laboratorul subteran Homestake din SUA, unde neutrinii solari au fost înregistrați pentru prima dată în 1970. În 2002, fizicianul Raymond Davies, care a primit aceste rezultate, a primit premiul Nobel.
Vadim Kuzmin de la Institutul de Cercetări Nucleare, Academia Rusă de Științe, a inventat o modalitate de a detecta trecerea neutrinilor printr-o soluție de galiu. Ca urmare a coliziunii particulelor cu atomii acestui element, se formează germaniu radioactiv. Din 1986, un detector bazat pe acest principiu funcționează la Observatorul Baksan Neutrino (Caucazul de Nord), ca parte a experimentului comun SAGE din SUA.
Cu un an mai devreme, observațiile neutrinilor au început la instalația Kamiokande din Japonia, unde detectorul era apă, care strălucea albastru la nașterea electronilor. Aceasta este așa-numita radiație Cherenkov.
Neutrinii solari sunt pierduți și găsiți
Când oamenii de știință din diferite țări au acumulat date despre numărul de reacții ale neutrinilor cu materie, s-a dovedit că acestea sunt de două-trei ori mai mici decât sugerează teoria. A apărut problema deficitului de neutrino. Pentru a o rezolva, s-a propus scăderea temperaturii Soarelui și, în general, schimbarea ideilor despre acesta. A fost nevoie de trei decenii pentru a găsi răspunsul și, în loc să vină cu un nou model al stelei noastre, fizicienii au creat o nouă teorie a neutrinilor.
S-a dovedit că pe drumul de la stea către Pământ, particulele sunt capabile să se reîncarneze în diversele lor modificări. Acest fenomen a fost numit oscilația neutrino. În 2015, Premiul Nobel a fost acordat pentru confirmarea sa, iar experimentele la Observatorul Baksan Neutrino au jucat un rol decisiv. Acum este planificat să se construiască acolo un detector universal, care să înregistreze toate tipurile de neutrini și antineutrine din toate sursele: Soarele, centrul Galaxiei, din nucleul Pământului.
Dacă fizicienii au studiat inițial neutrinii pentru a înțelege mai bine Soarele și fuziunea termonucleară care are loc în ea, acum această particulă fundamentală îi interesează pe oamenii de știință în sine. Se știe că masa neutrinilor este foarte mică, dar încă nu a fost calculată sigur. Și acest lucru este important pentru a înțelege natura masei ascunse a Universului. Existența unui neutrino steril este, de asemenea, suspectată, interacționând cu materia doar prin gravitație. Astronomii au mari speranțe în fizica neutrinilor, deoarece le permite să se uite în intestinele stelelor și găurilor negre, pentru a afla despre originea spațiului. Secretele neutrinilor continuă să fie înțelese în multe observatoare ale lumii, inclusiv în cele situate în apele lacului Baikal și pe ghețarul Antarcticii.
Tatiana Pichugina
