Oppdagelsen av nøytrinoer revolusjonerte fysikken. Takket være disse elementære partiklene, født i prosessen med kjernefysiske transformasjoner, var det mulig å forklare hvor solenergi kommer fra og hvor lang tid det har igjen å leve. RIA Novosti snakker om funksjonene til solnøytrinoer og hvorfor de bør studeres.
Hvorfor skinner sola
Fysikere har gjettet om eksistensen av en mystisk elementær partikkel med null ladning som ble avgitt under radioaktivt forfall siden 1930-tallet. Den italienske forskeren Enrico Fermi kalte det en liten nøytron - nøytrino. Denne (da fremdeles hypotetiske) partikkelen bidro til å forstå arten av sollysens lyshet.
I følge beregninger mottar hver kvadratcentimeter av jordoverflaten to kalorier fra solen per minutt. Når jeg kjente til avstanden til stjernen, var det ikke vanskelig å bestemme lysstyrken: 4 * 1033 erg. Hvor kommer det fra - dette spørsmålet har ikke blitt besvart på lenge. Hvis solen, som hovedsakelig er sammensatt av hydrogen, ganske enkelt brente, ville den ikke eksistert på ti tusen år. Tatt i betraktning at volumet avtar under forbrenning, bør solen tvert imot varmes opp av tyngdekraften. I dette tilfellet ville det slukket på rundt tretti millioner år. Og siden alderen er mer enn fire milliarder år, har den en konstant energikilde.
En slik kilde ved uhyrlige temperaturer inne i en stjerne kan være reaksjonen av heliumfusjon fra to protoner som kommer inn i hydrogenskjernen. I dette tilfellet frigjøres mye termisk energi og en nøytrinopartikkel dannes. Basert på størrelsen, kunne solen brenne i ti milliarder år før den til slutt avkjøles og ble til en rød gigant.
For å være overbevist om gyldigheten av denne hypotesen, var det nødvendig å registrere nøytrinoer født i solen. Beregninger viste at det ville være vanskelig å gjøre dette, siden partikkelen interagerer veldig svakt med materien og har en fantastisk penetrerende evne. Når den er født, reagerer den ikke med noe annet og når jorden på åtte minutter. Når solen skinner, blir hver kvadratcentimeter av huden vår gjennomboret av rundt hundre milliarder nøytrinoer i sekundet. Men vi legger ikke merke til dette. Partikkelstrømmer passerer lett gjennom planeter, galakser, stjerneklynger. Forresten, relikvneutrinoer født i de første sekundene av Big Bang, flyr fremdeles i universet.
Salgsfremmende video:
Fanget for gift, vann og metall
Til tross for inertiteten, kolliderer fremdeles neutrinoer med atomer av materie. Det er bare noen få slike hendelser per dag. Hvis du beskytter detektoren mot fotoner, kosmisk stråling, naturlig radioaktivitet, kan resultatet av kollisjoner registreres. Dette er grunnen til at nøytrino-feller plasseres dypt under jorden eller i fjelltunneler.
Den første metoden for å registrere solnøytrinoer ble foreslått i 1946 av den italienske fysikeren Bruno Pontecorvo, som arbeidet i Dubna nær Moskva. Han skrev en enkel reaksjon på interaksjonen mellom en partikkel og et kloratom, noe som resulterte i fødselen av radioaktivt argon. En installasjon av denne typen ble bygget i underjordisk laboratorium Homestake i USA, der solnøytrinoer ble registrert for første gang i 1970. I 2002 ble fysikeren Raymond Davies, som fikk disse resultatene, tildelt Nobelprisen.
Vadim Kuzmin fra Institute for Nuclear Research, Russian Academy of Sciences, oppfant en måte å oppdage passering av nøytrinoer gjennom en gallium-løsning. Som et resultat av kollisjon av partikler med atomer i dette elementet, dannes radioaktivt germanium. Siden 1986 har en detektor basert på dette prinsippet operert ved Baksan Neutrino Observatory (Nord-Kaukasus) som en del av SAGE-fellesforsøket i USA.
Et år tidligere hadde observasjoner av nøytrinoer begynt på Kamiokande-anlegget i Japan, der detektoren var vann, som glødet blått da elektroner ble født. Dette er den såkalte Cherenkov-strålingen.
Solnøytrinoer blir tapt og funnet
Når forskere fra forskjellige land har samlet data om antall reaksjoner fra nøytrinoer med materie, viste det seg at de er to til tre ganger mindre enn teorien antyder. Problemet med nøytrino-mangel oppsto. For å løse det ble det foreslått å senke temperaturen på sola og generelt endre ideer om den. Det tok tre tiår å finne svaret, og i stedet for å komme med en ny modell av stjernen vår, skapte fysikere en ny teori om nøytrinoer.
Det viste seg at på vei fra stjernen til jorden er partiklene i stand til å reinkarnere i sine forskjellige modifikasjoner. Dette fenomenet ble kalt nøytrino oscillation. I 2015 ble Nobelprisen delt ut for bekreftelsen, og eksperimenter ved Baksan Neutrino-observatoriet spilte en avgjørende rolle. Nå planlegges det å bygge en universell detektor der, og registrere alle typer nøytrinoer og antineutrino fra alle kilder: Solen, sentrum av galaksen, fra jordens kjerne.
Hvis fysikere i utgangspunktet studerte nøytrinoer for bedre å forstå Solen og den termonukleære fusjonen som finner sted i den, har denne grunnleggende partikkelen interessert forskere i seg selv. Det er kjent at massen av nøytrinoer er veldig liten, men den er ennå ikke beregnet for sikker. Og dette er viktig for å forstå arten av den skjulte massen til universet. Det er også mistanke om eksistensen av en steril nøytrino, og påvirker kun materien gjennom tyngdekraften. Astronomer har store forhåpninger om nøytrinofysikk, siden det lar dem se inn i tarmen til stjerner og sorte hull, for å lære om romets opprinnelse. Nøytrinoers hemmeligheter blir fortsatt forstått i mange observatorier i verden, inkludert de som ligger i vannet i Baikal-sjøen og på Antarktis-isbreen.
Tatiana Pichugina
