Краткая история нейтрино

Сообщение №7749 от Alexander 28 декабря 2001 г. 17:09
Тема: Краткая история нейтрино

Краткая история нейтрино

Истории предсказания и открытия нейтрино в текущем году исполняется 71 год. В 20-х годах прошлого века, в период блестящих открытий в области практического познания строения материи, ученые всего мира пытались найти более-менее приемлемое объяснение факту очевидного нарушения закона сохранения энергии при радиоактивном распаде: суммарная энергия частиц и гамма-квантов, образующихся в результате распада, всегда оказывалась несколько меньше энергии частиц, вступающих во взаимодействие. Наиболее удачным оказалось предложение молодого швейцарского физика-теоретика Вольфганга Паули, высказанное им в 1930 году на конференции в Тюбингене. Паули ввел понятие некоей нейтральной частицы, которая "ответственна" за "потерянную" физиками часть энергии (отсюда ее название - нейтрино, итал.: neutrino, предложенное в 1933 году итальянским коллегой швейцарского ученого Энрико Ферми). В ходе развития идеи Паули, ученые пришли к выводу, что новая частица должна обладать массой, равной (или точнее близкой к) нулю и "строить свои взаимоотношения" с другими частицами на основе так называемого слабого взаимодействия.

Физики-ядерщики многих стран пытались экспериментально подтвердить существование теоретически "вычисленной" частицы, однако первые успехи в этом направлении были достигнуты лишь спустя 23 года, когда американским ученым Фредерику Рейнесу (Frederick Reines) и Клайду Коуэну (Clyde Cowan) удалось запечатлеть следы воздействия нейтрино, используя ядерный реактор деления в качестве источника частиц, а хорошо экранированный сцинтилляционный детектор - в качестве регистратора.

В 1953 году ученые впервые попытались продемонстрировать существование нейтрино, до тех пор считавшейся чисто гипотетической частицей. Учитывая ее "призрачные" свойства, эксперимент был назван "Проект Полтергейст". За участие в этих исследованиях и последующие эксперименты ученый-физик Фредерик Рейнес был удостоен в 1995 году Нобелевской премии.

В 1957 году живший в СССР итальянский физик Бруно Понтекорво сформулировал теорию нейтринных преобразований, согласно которой при существовании различных видов нейтрино они могут трансформироваться из одного вида в другой и обратно.

В 1962 году группе ученых Колумбийского университета (Columbia University) и Брукхейвенской национальной лаборатории (Brookhaven National Laboratory) впервые удалось продемонстрировать на экспериментальном ускорителе существование двух различных видов нейтрино: электронного nе и мюонного nm.

В 1968 году в ходе эксперимента на глубокой шахте Хоумстейк в Северной Дакоте было осуществлено наблюдение нейтрино, излучаемых Солнцем, количество которых оказалось намного меньше предсказанного солнечной моделью их зарождения.

В 1973 году группа ученых Европейской центра ядерных исследований в Женеве (CERN) впервые экспериментально зарегистрировала новый вид взаимодействия частиц в ходе наблюдения "нейтринного потока" с использованием пузырьковой камеры, что в значительной мере подтвердило единую теорию слабого и электромагнитного взаимодействия, предложенную за несколько лет до этого Шелдоном Глэшоу (Sheldon Glashow), Абдусом Саламом (Abdus Salam) и Стивеном Уайнбергом (Steven Weinberg). Вскоре открытие подтвердили также физики Лаборатории Ферми (Fer-milab).

В 1975 году группой во главе с Мартином Перлом (Martin Perl) из Стэнфордского центра линейного ускорителя (Stanford Linear Accelerator Center) был открыт тау-лептон. Результаты последующих экспериментов дали серьезные основания предполагать, что существует третий вид нейтрино - тау-нейтрино. В 1987 году в японской шахте Камиока и американской соляной шахте Мортон при помощи мощных водных детекторов были зарегистрированы нейтрино от сверхновой звезды SN1987A.

Эксперименты, проведенные в 1989 году в Стэнфорде и в CERN, показали, что могут существовать только три вида нейтрино, представляющих полный набор частиц этого класса: электронное нейтрино nе, мюонное нейтрино nm и тау-нейтрино nt. Таким образом, предварительные выводы космологов, полученные в результате исследований потоков частиц от космических тел, были подтверждены экспериментально.

На конференции "Нейтрино-98" в Японии участники эксперимента Супер-Камиоканде (Super-Kamiokande) представили данные, связанные с явлением дефицита мюонных нейтрино в земной атмосфере. Эти данные дали основания полагать, что количество нейтрино данного класса зависит от пройденного ими пути - показатель того, что нейтрино действительно трансформируются из одного вида в другой и обладают некоторой массой.

И наконец в июле 2000 года участниками эксперимента по непосредственному наблюдению тау-нейтрино DONUT было объявлено о получении результатов, подтверждающих существование элементарной частицы, названной тау-нейтрино.

Александр Молодцов, xTerra

Краткая история нейтрино


Отклики на это сообщение:

Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100