Элементарная частица Нейтрино (04.10.2021 г.)

Физики постепенно продвигаются к открытию, которое поможет понять, откуда возникла наша планета и жизнь на ней. Пониманию процессов становления Вселенной скорее всего будет способствовать изучение назначения мельчайших частичек, одной из которых является нейтрино.

До настоящего времени эта частица остается такой же загадочной, как и была в начале прошлого века. Пока не удается точно определить ее местонахождение, вес, сделать подробное описание нейтрино и, главное, понять ее роль в становлении окружающего мира.

Ученым приходится довольствоваться лишь небольшими знаниями, которые удалось получить во время многолетних исследований. Есть надежда и на Большой адронный коллайдер, который уже помог осознать значение других частиц и дать им характеристику.

Ход исследований

Ученые проявляли интерес к малым частицам еще в первой половине прошлого столетия. В это время физики начали изучать радиоактивные распады, при которых энергия электронов по физическим законам должна оставаться постоянной, а она изменялась. Причиной этого явления посчитали частицу, которая забирала часть энергии электрона, ей оказалась нейтрино. Название ей при создании теории бета-распада дал Энрико Ферми.

Задолго до него к выводу о существовании электрически нейтральных частиц, оказывающих влияние на поле электрона, пришел ученый Вольфганг Паули. На его основе и проводились дальнейшие исследования.

Эксперименты с Солнцем

Дальнейшие опыты решили проводить с Солнцем, посчитав, что за счет постоянных ядерных реакций вокруг светила возникают миллиарды нейтрино, которые можно изучать. Ученые ловили солнечные нейтрино и наблюдали за их взаимодействием с ядрами электронов и между собой. Здесь перед физиками встала еще одна проблема: оказалось, что ожидаемый нейтринный поток иссякает. Явление связали с разной активностью Солнца или загадочным поведением самих микрочастиц.

Что удалось выяснить?

На настоящий момент удалось дать определение нейтрино: это частица сверхмалой массы, по расчетам, она в 10 млн раз меньше массы электрона. Не вступает во взаимодействие с окружающими микрочастицами или вступает очень слабо. Например, участвует в бета-распаде, при этом ее скорость за счет малой массы чрезвычайно высокая.

Физики разделяют частички по ароматам: электронные, мюонные и таонные. Также ими замечен процесс своеобразного смешивания нейтрино с различными ароматами, при соблюдении условия, что каждое нейтрино входит в общую массу со своей долей. Мельчайшие частицы разделили на два вида: собственно нейтрино и антинейтрино. В первом случае проекция спина на направление движения отрицательна, во втором — положительна. Это открытие навело физиков на мысль о несимметричности Вселенной.

Измерение массы нейтрино

С потоком открытий возникло немало новых проблем. Доказательство того, что нейтрино могут смешиваться или осциллироваться, потребовало вычисления их массы. Проблема разделила мнения ученых, ведь ранее эта частичка считалась безмассовой, что логично относило ее к теории элементарных частиц.

Экспериментаторы принялись искать пути вычисления массы частицы, и они были найдены. Предложили высчитывать массу электрона после того, как его покинет нейтрино. После проведения опытов выяснилось, что это значение составляет приблизительно 2 эВ, что в 250 тыс. раз меньше, чем масса электрона. Таким образом удалось ограничить значение, но не найти точный показатель массы нейтрино.

Шаг за шагом исследователям удается продвинуться в изучении загадочного элемента Вселенной. Развитие технологий, появление новых теорий и научно-технический прогресс помогут разъяснить ее предназначение окончательно.