Neutriinojen löytäminen mullisti fysiikan. Näiden ydinmuuntamisprosessissa syntyneiden alkuainehiukkasten avulla oli mahdollista selittää mistä Auringon energia tulee ja kuinka kauan sen on jäljellä elää. RIA Novosti puhuu aurinkoneutronien ominaisuuksista ja miksi niitä tulisi tutkia.
Miksi aurinko paistaa
Fyysikot ovat arvanneet, että on olemassa salaperäinen alkuainehiukkas, jonka radioaktiivisen hajoamisen aikana on vapautunut nollavarausta 1930-luvulta lähtien. Italialainen tutkija Enrico Fermi kutsui sitä pieneksi neutroniksi - neutrinoksi. Tämä (silloin vielä hypoteettinen) hiukkanen auttoi ymmärtämään Auringon kirkkauden luonnetta.
Laskelmien mukaan jokainen maanpinnan neliösentti saa auringolta kaksi kaloria minuutissa. Tietäen etäisyys tähtiä kohti, ei ollut vaikea määrittää valoisuutta: 4 * 1033 erg. Mistä se tulee - tähän kysymykseen ei ole vastattu pitkään aikaan. Jos aurinko, joka koostuu pääasiassa vedystä, yksinkertaisesti palaa, sitä ei olisi ollut olemassa kymmenentuhatta vuotta. Kun otetaan huomioon, että tilavuus vähenee palamisen aikana, Auringon pitäisi päinvastoin lämmetä painovoimien avulla. Tässä tapauksessa se olisi sammunut noin kolmekymmentä miljoonaa vuotta. Ja koska se on yli neljä miljardia vuotta vanha, se tarkoittaa, että sillä on jatkuva energialähde.
Tällainen lähde hirvittävissä lämpötiloissa tähden sisällä voi olla heliumin fuusion reaktio kahdesta vetyydäkseen tulevasta protonista. Tässä tapauksessa vapautuu paljon lämpöenergiaa ja muodostuu yksi neutriinohiukkas. Kokoonsa perustuen aurinko voi palaa kymmenen miljardin vuoden ajan ennen lopullista jäähtymistä muuttuen punaiseksi jättiläiseksi.
Tämän hypoteesin paikkansapitävyyden varmistamiseksi oli tarpeen rekisteröidä Auringon sisällä syntyneet neutriinot. Laskelmat osoittivat, että tämän tekeminen olisi vaikeaa, koska hiukkanen on hyvin heikosti vuorovaikutuksessa aineen kanssa ja sillä on hämmästyttävä läpäisykyky. Syntyessään se ei reagoi mihinkään muuhun ja saavuttaa Maan kahdeksassa minuutissa. Kun aurinko paistaa, ihon joka neliösentimetriä lävistää noin sata miljardia neutriinoa sekunnissa. Mutta emme huomaa tätä. Hiukkasvirrat kulkevat helposti planeettojen, galaksien ja tähtiklusterien läpi. Muuten, Ison räjähdyksen ensimmäisissä sekunnissa syntyneet jäännösneutriinot lentävät edelleen maailmankaikkeudessa.
Mainosvideo:
Pyydetty myrkkyä, vettä ja metallia varten
Inertiteetistä huolimatta neutriinot törmäävät toisinaan edelleen aineatomien kanssa. Päivässä on vain muutama tällainen tapahtuma. Jos suojaat ilmaisinta fotoneilta, kosmiselta säteilyltä, luonnolliselta radioaktiivisuudelta, törmäysten tulos voidaan rekisteröidä. Siksi neutriinoloukut sijoitetaan syvälle maanalaiseen tai vuoristotunneliin.
Ensimmäisen menetelmän aurinkoneutronien rekisteröimiseksi ehdotti vuonna 1946 italialainen fyysikko Bruno Pontecorvo, joka työskenteli Dubnassa lähellä Moskovaa. Hän kirjoitti yksinkertaisen reaktion hiukkasen vuorovaikutuksesta klooriatomin kanssa, mikä synnytti radioaktiivisen argonin. Tämän tyyppinen laitos rakennettiin Homestaken maanalaiseen laboratorioon Yhdysvalloissa, missä auringon neutriinoja rekisteröitiin ensimmäistä kertaa vuonna 1970. Vuonna 2002 fyysikko Raymond Davies, joka sai nämä tulokset, sai Nobel-palkinnon.
Vadim Kuzmin Venäjän tiedeakatemian ydintutkimusinstituutista keksi tavan havaita neutriinojen kulku galliumliuoksen kautta. Hiukkasten törmäyksen seurauksena tämän elementin atomien kanssa muodostuu radioaktiivinen germanium. Vuodesta 1986 lähtien tähän periaatteeseen perustuva ilmaisin on toiminut Baksan Neutrinon observatoriossa (Pohjois-Kaukasia) osana SAGE-yhteiskoetta Yhdysvalloissa.
Vuotta aiemmin neutriinojen havainnot olivat alkaneet Japanin Kamiokanden laitoksella, jossa ilmaisin oli vesi, joka hehkui siniseksi, kun elektronit syntyivät. Tämä on ns. Cherenkov-säteily.
Auringon neutriinot menetetään ja löydetään
Kun eri maiden tutkijat ovat keränneet tietoja neutriinojen reaktioista aineeseen, kävi ilmi, että ne ovat kaksi-kolme kertaa vähemmän kuin teoria ehdottaa. Neutriinovajeen ongelma nousi esiin. Sen ratkaisemiseksi ehdotettiin alentaa Auringon lämpötilaa ja yleensä muuttaa ajatuksia siitä. Vastauksen löytäminen kesti kolme vuosikymmentä, ja sen sijaan, että keksittiin uusi tähtimalli, fyysikot loivat uuden teorian neutriinoista.
Kävi ilmi, että matkalla tähdestä maahan hiukkaset kykenevät reinkarnoitumaan erilaisissa muunnelmissaan. Tätä ilmiötä kutsuttiin neutriino-värähtelyksi. Vuonna 2015 Nobel-palkinto myönnettiin sen vahvistamisesta, ja kokeilla Baksan Neutrinon observatoriossa oli ratkaiseva merkitys. Nyt he suunnittelevat rakentavan universaalin ilmaisimen, joka rekisteröi kaiken tyyppiset neutriinot ja antineutrinot kaikista lähteistä: Auringosta, galaksin keskustasta, maan ytimestä.
Jos fyysikot tutkivat alun perin neutriinoja ymmärtääksesi paremmin Auringon ja siinä tapahtuvan lämpöydinfuusion, nyt tämä perushiukkas on kiinnostanut tutkijoita sinänsä. Tiedetään, että neutriinojen massa on hyvin pieni, mutta sitä ei ole vielä laskettu varmasti. Ja tämä on tärkeää ymmärtää maailmankaikkeuden piilotetun massan luonne. Steriilin neutriinon olemassaolon epäillään myös olevan vuorovaikutuksessa aineen kanssa vain painovoiman kautta. Tähtitieteilijöillä on suuria toiveita neutriinofysiikkaan, koska se antaa heille mahdollisuuden tutkia tähtijen ja mustien reikien suolia, oppia avaruuden alkuperästä. Neutriinojen salaisuudet ymmärretään edelleen monissa maailman observatorioissa, mukaan lukien ne, jotka sijaitsevat Baikal-järven vesillä ja Etelämantereen jäätiköllä.
Tatjana Pichugina
