A neutrinók felfedezése forradalmasította a fizikát. Ezeknek az elemi részecskéknek köszönhetően, amelyek a nukleáris átalakulások során születtek, megmagyarázhatták, honnan származik a Nap energiája és mennyi ideig maradt élni. A RIA Novosti a szoláris neutrinók tulajdonságairól és azok tanulmányozásának miért beszél.
Miért süt a nap?
A fizikusok az 1930-as évek óta kitaláltak egy rejtélyes elemi részecske létezését, amelynek nulla töltése van a radioaktív bomlás során. Enrico Fermi olasz tudós kis neutronnak nevezi - neutrinónak. Ez a (akkor még hipotetikus) részecske segített megérteni a Nap fényének természetét.
Számítások szerint a Föld felületének minden négyzetcentimétere percenként két kalóriát vesz fel a Naptól. A csillagtól való távolság ismerete nem volt nehéz meghatározni a fényerőt: 4 * 1033 erg. Honnan származik - erre a kérdésre hosszú ideje nem válaszoltak. Ha a nap, amely főleg hidrogénből áll, egyszerűen csak égne, akkor nem létezett volna tízezer évig. Tekintettel arra, hogy az égés során a térfogat csökken, a Napot éppen ellenkezőleg, a gravitációs erőknek melegíteniük kell. Ebben az esetben kb. Harminc millió év alatt eloltott volna. És mivel életkora több mint négy milliárd év, akkor állandó energiaforrással rendelkezik.
Egy ilyen forrás csillag belüli szörnyű hőmérsékleten a hidrogénmagba belépő két proton hélium-fúziós reakciója lehet. Ebben az esetben sok hőenergia szabadul fel és egy neutrino részecske képződik. Mérete alapján a Nap tíz milliárd évig éghetett, mielőtt végül lehűlt és vörös óriássá vált.
A hipotézis érvényességének meggyőzése érdekében nyilvántartásba kellett venni a Nap belsejében született neutrinókat. A számítások azt mutatták, hogy ezt nehéz lenne megtenni, mivel a részecske nagyon gyengén kölcsönhatásba lép az anyaggal, és csodálatos behatolási képességgel rendelkezik. Amikor születik, semmivel nem reagál és nyolc perc alatt eléri a Földet. A nap sütésekor bőrünk minden négyzetcentiméterét másodpercenként körülbelül száz milliárd neutrinó átszúrja. De ezt nem vesszük észre. A részecskeáramok könnyen átjuthatnak bolygókon, galaxisokon, csillagfürtökön. Mellesleg, a Big Bang első másodperceiben született ereklyes neutrinók még mindig repülnek az univerzumban.
Promóciós videó:
Mérgezést, vizet és fémet találtak
A tehetetlenség ellenére a neutrinók még mindig ütköznek az anyag atomjaival. Csak néhány ilyen esemény történik naponta. Ha az érzékelőt fotonok, kozmikus sugárzás, természetes radioaktivitás ellen védi, akkor az ütközések eredményét regisztrálhatjuk. Ez az oka annak, hogy a neutrinócsapdákat mélyen a föld alatt vagy a hegyi alagutakba helyezzük.
A napenergia-neutrinók regisztrálásának első módszerét 1946-ban Bruno Pontecorvo olasz fizikus javasolta, aki Moszkvában, Dubnában dolgozott. Egy egyszerű reakciót írt a részecske és a klóratom kölcsönhatásáról, ami radioaktív argon keletkezését eredményezte. Egy ilyen típusú létesítményt építettek az Egyesült Államokban a Homestake földalatti laboratóriumban, ahol 1970-ben először regisztráltak napenergiát. 2002-ben Raymond Davies fizikus, aki megkapta ezeket az eredményeket, Nobel-díjat kapott.
Vadim Kuzmin az Orosz Tudományos Akadémia Nukleáris Kutatóintézetéből feltalál egy módszert, amellyel kimutatható a neutrinók áthaladása egy galliumoldaton keresztül. A részecskéknek az elem atomjaival való ütközésének eredményeként radioaktív germánium képződik. 1986 óta ezen az elven alapuló detektor működik a Baksan Neutrino Obszervatóriumban (Észak-Kaukázus) az SAGE közös kísérlet részeként az Egyesült Államokban.
Egy évvel korábban a japán Kamiokande létesítményben megkezdték a neutrinóinak megfigyelését, ahol az detektor víz volt, amely kéken világított, amikor elektronok születtek. Ez az úgynevezett Cherenkov sugárzás.
A napenergiát elveszítik és megtalálják
Amikor a különféle országokból származó tudósok adatokat gyűjtöttek a neutrinók anyaggal való reakcióinak számáról, kiderült, hogy ezek kétszer-háromszor kevesebbek, mint az elmélet sugallja. Felmerült a neutrinohiány problémája. Ennek megoldására azt javasolták, hogy engedje le a Nap hőmérsékletét, és általában változtasson róla vonatkozó ötleteiről. Három évtizedbe telt a válasz megtalálása, és ahelyett, hogy csillagunk új modelljét állították elő, a fizikusok új elméletet alakítottak ki a neutrinókról.
Kiderült, hogy a csillag és a Föld felé vezető úton a részecskék képesek reinkarnálódni különféle módosításaiban. Ezt a jelenséget neutrinos rezgésnek nevezték. 2015-ben a Nobel-díjat elnyerték annak megerősítéséért, és a Baksan Neutrino Obszervatóriumban végzett kísérletek döntő szerepet játszottak. Most egy univerzális detektor felépítését tervezik, amely regisztrálja az összes típusú neutrinot és antineutrinot minden forrásból: a Napból, a galaxis központjában, a Föld magjából.
Ha a fizikusok kezdetben a neutrínókat tanulmányozták, hogy jobban megértsék a Napot és a benne zajló termonukleáris fúziót, most ez az alapvető részecske önmagában érdekli a tudósokat. Ismeretes, hogy a neutrinók tömege nagyon kicsi, de ezt még nem számították ki biztosan. És ez fontos, hogy megértsük az Univerzum rejtett tömegének természetét. Arra is gyanítható, hogy létezik egy steril neutrinó, amely az anyaggal csak a gravitáció révén lép kölcsönhatásba. A csillagászok nagy reményeket számítanak a neutrino-fizikára, mivel ez lehetővé teszi számukra a csillagok és a fekete lyukak belekbe nézését, a világ eredete megismerését. A neutrínók titkait továbbra is megismerik a világ számos obszervatóriuma, ideértve azokat is, amelyek a Bajkál-tó vizein és az Antarktisz gleccserén találhatók.
Tatiana Pichugina