Подпишись на ежедневную рассылку РИА Наука

Спасибо за подписку

Пожалуйста, проверьте свой e-mail для подтверждения подписки

Открытие нейтрино произвело переворот в физике. Благодаря этим элементарным частицам, рождающимся в процессе ядерных превращений, удалось объяснить, откуда берется энергия Солнца и сколько ему осталось жить. РИА Новости рассказывает об особенностях солнечных нейтрино и о том, почему их надо изучать.

Почему Солнце светит

О существовании загадочной элементарной частицы с нулевым зарядом, вылетающей при радиоактивном распаде, физики догадывались с 1930-х годов. Итальянский ученый Энрико Ферми назвал ее маленьким нейтроном — нейтрино. Эта (тогда еще гипотетическая) частица помогла понять природу светимости Солнца.

Согласно расчетам, в минуту каждый квадратный сантиметр поверхности Земли получает от Солнца две калории. Зная расстояние до звезды, несложно было определить светимость: 4*1033 эрг. Откуда она берется — на этот вопрос долгое время не было ответа. Если бы Солнце, состоящее в основном из водорода, просто горело, то не просуществовало бы и десятка тысяч лет. Учитывая, что при сгорании объем уменьшается, Солнце должно было, напротив, нагреваться под действием сил гравитации. В этом случае оно погасло бы примерно за тридцать миллионов лет. А раз его возраст превышает четыре миллиарда лет, значит, в нем есть постоянный источник энергии.

Таким источником при чудовищных температурах внутри звезды может служить реакция синтеза гелия из двух протонов, входящих в ядра водорода. При этом выделяется много тепловой энергии и образуется одна частица нейтрино. Исходя из размеров, Солнце сможет гореть десять миллиардов лет, прежде чем окончательно остынет, превратившись в красного гиганта.

Чтобы убедиться в справедливости этой гипотезы, нужно было зарегистрировать нейтрино, рожденные внутри Солнца. Расчеты показывали: сделать это будет сложно, поскольку частица очень слабо взаимодействует с веществом и обладает удивительной проникающей способностью. Рождаясь, она не реагирует больше ни с чем и за восемь минут достигает Земли. Когда светит солнце, каждый квадратный сантиметр нашей кожи пронизывают около ста миллиардов нейтрино в секунду. Но мы этого не замечаем. Потоки частиц легко проходят сквозь планеты, галактики, звездные скопления. Кстати, реликтовые нейтрино, рожденные в первые секунды Большого взрыва, до сих пор летят во Вселенной.

Вадим Кузьмин из Института ядерных исследований РАН изобрел способ фиксировать прохождение нейтрино сквозь раствор галлия. В результате столкновения частиц с атомами этого элемента образуется радиоактивный германий. С 1986 года основанный на этом принципе детектор действует в Баксанской нейтринной обсерватории (Северный Кавказ) в рамках совместного в США эксперимента SAGE.

Годом раньше к наблюдениям за нейтрино приступили на установке Kamiokande в Японии, где детектором служила вода, светившаяся голубым цветом, когда рождались электроны. Это так называемое черенковское излучение.

Если изначально физики изучали нейтрино, чтобы лучше понять Солнце и происходящий в нем термоядерный синтез, то теперь эта фундаментальная частица заинтересовала ученых сама по себе. Известно, что масса нейтрино очень мала, но точно ее пока не вычислили. А это важно, чтобы понять природу скрытой массы Вселенной. Подозревают также существование стерильного нейтрино, взаимодействующего с веществом только посредством гравитации. Астрономы возлагают на нейтринную физику большие надежды, поскольку она позволяет заглянуть в недра звезд и черных дыр, узнать о зарождении космоса. Тайны нейтрино продолжают постигать во многих обсерваториях мира, в том числе размещенных в водах Байкала и на леднике Антарктиды.