Какво е неутрино?

23 Феврурари 2019, 18:59
130
Снимка: pexels.com
Снимка: pexels.com
Неутрино са неуловими субатомни частици, създадени в голямо разнообразие от ядрени процеси. Тяхното име, което означава "малка неутрална частица", се отнася до факта, че те не носят електрически заряд. От четирите фундаментални сили във вселената неутрино взаимодействат само с две - гравитацията и слабата сила, която е отговорна за радиоактивния разпад на атомите. Тъй като почти не разполагат с маса, те прекосяват космоса почти със скоростта на светлината.

Безброй неутрино се появяват на части секунда след Големия взрив. Новите неутрини се създават през цялото време: в ядрените сърца на звездите, в ускорителите на частици и атомните реактори на Земята, по време на експлозивно избухване на свръхнови и при разпадане на радиоактивни елементи. Това означава, че има 1 милиард пъти повече неутрино от протоните във Вселената, според физика Карстен Хегер от университета Йейл в Ню Хейвън, Кънектикът.

Независимо от тяхното повсеместно разпространение, неутрино до голяма степен остават загадка за физиците, защото частиците са трудни за улавяне. Неутриното преминава през повечето материи, сякаш те са светлинни лъчи, преминаващи през прозрачен прозорец, едва взаимодействащи с всичко останало. Приблизително 100 милиарда неутрино преминават през всеки квадратен сантиметър на вашето тяло в този момент, въпреки че няма да почувствате нищо.

Откриване на невидимите частици

Първо, неутрино е открит като отговор на научна загадка. В края на 19 век изследователите се озадачават от феномена, известен като бета-разпад, в който ядрото вътре в атома спонтанно излъчва електрон. Бета-разпадът нарушава два основни физически закона: запазване на енергията и запазване на инерцията. При бета-разпадането крайната конфигурация на частиците изглежда има твърде малко енергия и протонът стоял неподвижен, вместо да се удря в обратната посока на електрона. Едва през 1930 г. физикът Волфганг Паули предложи идеята, че една допълнителна частица може да лети от ядрото, носейки със себе си липсващата енергия и инерция.

"Направих ужасно нещо. Постулирах частица, която не може да бъде открита" - казва Паули на приятел, като се позова на факта, че хипотетичният му неутрино е толкова призрачен, че едва ли ще взаимодейства с нещо.

Повече от четвърт век по-късно физиците Клайд Коуън и Фредерик Рейнес построиха детектор на неутрино и я поставиха извън ядрения реактор в атомната електроцентрала Савана ривър в Южна Каролина. Експериментът им успява да хване няколко от стотиците трилиони неутрино, които излитат от реактора, а Кауан и Рейнес гордо изпращат на Паули телеграма, която да го уведоми за тяхното потвърждение. Рейнес щеше да спечели Нобеловата награда по физика през 1995 г. - по това време Кауън вече е починал.

Но оттогава неутрино непрекъснато се противопоставят на очакванията на учените.

Слънцето произвежда колосален брой неутрино, които бомбардират Земята. В средата на 20-ти век изследователите построили детектори за търсене на тези неутрино, но техните експерименти показвали несъответствие, откривайки само около една трета от предвидените неутрино. Или нещо не е наред със слънчевите модели на астрономите или има нещо странно.

Физиците в крайна сметка разбраха, че неутрино най-вероятно идват в три различни вида. Обикновеното неутрино се нарича електронно неутрино, но съществуват и два други типа: мюонно неутрино и тау неутрино. Тъй като те преминават през разстоянието между Слънцето и нашата планета, неутрино се колебаят между тези три вида, поради което тези ранни експерименти - които са били предназначени само за търсене на един вид - са изчезнали на две трети от общия им брой.

Но само частици, които имат маса, могат да претърпят това колебание, противоречащо на по-ранните идеи, че неутрино са безмасови. Докато учените все още не знаят точните маси на трите неутрино, експериментите са установили, че най-тежката от тях трябва да е поне 0,0000059 пъти по-малка от масата на електрона.

Нови правила за неутрино?

През 2011 г. изследователите от експерименталния проект на OPERA в Италия предизвикаха световна сензация, като обявиха, че са открили неутрино, пътуващи по-бързо от скоростта на светлината - предполагаемо невъзможно нещо. Макар и широко разпространени в медиите, резултатите бяха посрещнати с много скептицизъм от страна на научната общност. По-малко от година по-късно физиците осъзнаха, че дефектното окабеляване е имитирало намирането на по-бързо от светлината, а неутрино се връщат към сферата на космически законосъобразните частици.

Но учените все още трябва да научат много за неутрино. Наскоро изследователи от Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) в Националната ускорителна лаборатория на Ферми (Fermilab) близо до Чикаго предоставиха убедителни доказателства, че са открили нов тип неутрино, наречен стерилен неутрино. Подобна находка потвърждава по-ранна аномалия, наблюдавана в Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND), експеримент в Националната лаборатория в Лос Аламос в Ню Мексико. Стерилните неутрино биха преобърнали всички познати физики, защото те не се вписват в това, което е известно като стандартния модел, рамка, която обяснява почти всички известни частици и сили, с изключение на гравитацията.

Ако новите резултати на MiniBooNE продължат: „Това би било огромно, това е извън стандартния модел; това би изисквало нови частици ... и изцяло нова аналитична рамка“, споделя физикът на частиците Кейт Шолберг от университета Дюк.

Източник: LiveScience

Добави коментар

* - задължителни полета
Писането на кирилица е задължително.
Сайтът не носи отговорност за съдържанието на коментарите и мненията, изказани в тях. Запазваме си правото да изтриваме коментари, които съдържат обидни или нецензурни изрази, които представляват явна или скрита реклама и които преценим за неподходящи по някаква друга причина.
Горе