Нейтринный дефицит |
В начале 60-х гг. несколько ученых под руководством Раймонда Дэвиса (Raymond Davis) из Пенсильванского университета впервые попытались зарегистрировать нейтрино, вылетающие из недр нашего светила, и доказать, что источником солнечной энергии действительно служат термоядерные реакции. Установка Дэвиса размещалась в бывшей золоторудной шахте в Южной Дакоте и регистрировала нейтрино радиохимическим методом. Бак детектора был заполнен 615 тоннами тетрахлорэтилена, который обычно используется в химчистке. Поглощаясь в этой жидкости, нейтрино превращает хлор в аргон. Однако Дэвис обнаруживал рождение нового атома аргона не каждые сутки, как предсказывала теория, а только раз в 2,5 дня. (В 2002 г. Раймонд Дэвис и Масатоши Кошиба (Masatoshi Koshiba) из Токийского университета получили Нобелевскую премию за пионерские работы по физике нейтрино.) На протяжении 30 лет после опытов Дэвиса все аналогичные эксперименты, несмотря на разнообразие методик, давали тот же результат. Количество приходящих от Солнца нейтрино всегда было меньше предсказываемого теорией: от 1/3 до 3/5 ожидаемого потока в зависимости от энергии регистрируемых частиц.
Пока экспериментаторы продолжали опыты, теоретики уточняли физическую модель Солнца. Они исходили из нескольких предположений: а) энергию Солнцу дает ядерный синтез; б) эта энергия поддерживает давление газа, уравновешивающее гравитацию; в) химический состав солнечных недр в момент рождения звезды был таким же, каков он сейчас на ее поверхности. И хотя теоретический поток нейтрино попрежнему был больше регистрируемого, все остальные результаты моделирования (например, спектр гелиосейсмических колебаний) очень хорошо согласовались с наблюдениями.
Загадочное различие между теорией и практикой стали называть «проблемой солнечных нейтрино». Многие физики верили, что несовпадение измеренного и расчетного количества есть следствие трудностей регистрации нейтрино. Тем не менее широкое распространение получила другая гипотеза. В Стандартной модели элементарных частиц существует три совершенно различных безмассовых типа нейтрино: это электронное, мюонное и тау-нейтрино. Термоядерные реакции в центре Солнца порождают только электронные нейтрино, и опыт Дэвиса был разработан как раз для их регистрации: только электронные нейтрино могут превратить хлор в аргон. Но если Стандартная модель неточна и типы нейтрино не разделены, а каким-то образом перемешаны, то электронное нейтрино на пути от Солнца может превратиться в другой аромат и не будет зарегистрировано.
Скорее всего тип нейтрино изменяется в процессе нейтринных осцилляций, которые подразумевают, что каждый аромат нейтрино (электронное, мюонное или тау) состоит из смеси трех состояний (обозначаемых как 1, 2 и 3), имеющих разные массы. Тогда электронное нейтрино может быть одной смесью состояний 1 и 2, а мюонное - другой. Теоретически такая смесь нейтрино способна колебаться между состояниями на пути от Солнца к Земле.
Первое свидетельство нейтринных осцилляций было получено в 1998 г. в проекте Super-Kamiokande, когда обнаружили, что вероятность исчезновения мюонных нейтрино, рожденных космическими лучами в верхних слоях атмосферы, зависит от пройденного ими пути. Мюонные нейтрино, регистрируемые детектором Super-Kamiokande, в результате осцилляций превращаются в тау-нейтрино, которые в большинстве своем остаются незамеченными.
Аналогично можно объяснить и дефицит солнечных нейтрино. Согласно одному из сценариев, они должны осциллировать во время 8-минутного путешествия сквозь вакуум от Солнца к Земле. В другой модели осцилляции особенно сильны в течение первых двух секунд пути сквозь само Солнце. |
Рекомендуем также прочитать |
Астрономы нашли планету-комету
Астрономы обнаружили планету-комету - необычный объект, масса которого сравнима с массой Юпитера, с длинным хвостом из газов. Результаты своих наблюдений ученые опубликовали в журнале The Astrophysical Journal. Коротко работа описана в пресс-релизе на сайте NASA. |
Механизм формирования звезд оказался универсальным
Астрономы, наблюдавшие новорожденную звезду в созвездии Кентавра, обнаружили доказательства в пользу теории, утверждающей, что все звезды формируются по универсальному механизму независимо от их размера. Статья авторов появилась в журнале Nature. Краткое изложение работы приведено в пресс-релизе Европейской южной обсерватории (ESO). |
Обнаружен второй случай резонанса Лапласа
В созвездии Водолея обнаружен второй случай уникального явления - резонанса Лапласа, при котором значения периодов обращения взаимодействующих небесных тел относятся друг к другу как натуральные числа. Статья исследователей пока не опубликована в рецензируемом научном журнале, но ее препринт доступен на сайте arxiv.org. Кроме того, о работе подробно рассказал один из ее авторов в своем блоге. |
Крупнейшая активная область сформировалась на Солнце
Активная область, возможно, крупнейшая в 2010 году, возникла на Солнце и пока она находится на невидимой с Земли стороне светила, однако через два дня перейдет на "земную" сторону, сообщается на сайте солнечной обсерватории "Тесис". |
Узбекские астрономы открыли новую малую планету и назвали ее Самарканд
Узбекские астрономы открыли малую планету с периодом обращения вокруг Солнца около четырех лет и официально включили ее в Международный каталог малых планет под номером 210271, сообщил РИА Новости в четверг представитель Астрономического института имени Мирзо Улугбека Академии наук Узбекистана. |
Астрономы обнаружили в созвездии Водолея "космический балет"
Планеты вокруг звезды Gliese 876 в созвездии Водолея кружатся в редком резонансе Лапласа: периоды их обращения вокруг звезды относятся друг к другу как натуральные числа, сообщают ученые, чья работа опубликована в электронной библиотеке Корнеллского университета. |