Какая масса нейтрино?
Из всех известных сейчас элементарных частиц только нейтрино может пересечь наш бесконечный мир, выполняя, по выражению академика В. Л. Гинзбурга, роль «нового канала связи во Вселенной».
С помощью нейтрино ученые надеются получить сведения о самых отдаленных периодах в астрономическом прошлом, например о бурной эпохе зарождения звезд и планетных систем из газово-пылевых облаков. Происходил этот процесс, видимо, 8 —10 миллиардов лет назад.
Сколь краткими кажутся мгновения отдельной человеческой жизни по сравнению с этими цифрами!
Для человека хорошая память других людей о событиях, произошедших с ними 20—30 лет назад, кажется чем-то исключительным, а здесь мы хотим, чтобы нейтрино «помнили» то, что произошло миллиарды лет тому назад с нашей Солнечной системой!
Нас трогает и удивляет, например, что англичане — народ, верный традициям,— бережно хранят воспоминания о незначительных мелочах прошедшей жизни…
Тринити-колледж в Кембридже, около Лондона, один из наиболее известных учебных исследовательских центров в мире.
Здесь невольно вспоминается рассказ академика П. Л. Капицы о его посещении Англии в 1966 году. Коллеги Капицы устроили в честь старого друга и его жены торжественный обед в зале Тринити-колледжа, хорошо знакомом советскому гостю еще по довоенным годам работы в лаборатории Резерфорда. Неожиданно заметив, что все присутствующие на обеде облачены в торжественные докторские мантии, Капица тихо подозвал официанта и попросил принести его мантию, которую он забыл в прихожей. «И давно вы ее забыли, сэр?» — спросил официант. «Да лет тридцать тому назад». Официант вышел из зала и вернулся с мантией Капицы…
Тонкий юмор Капицы хорошо известен сотрудникам и друзьям академика, и они просили его вновь и вновь рассказывать эту историю, пока он не сознался, что официант принес мантию лишь на следующее утро и, видимо, не совсем ту самую, которую Капица когда-то в Англии надевал по торжественным случаям. Конечно, в первоначальном виде, слегка исправленном воображением рассказчика, история с мантией выглядела красочнее.
Не будем же и мы требовать от нейтрино немедленного рассказа о прошлом Вселенной. Пусть тайны раскрываются постепенно, лишь бы истина становилась все ближе…
Неожиданный результат экспериментов Рэя Дэвиса по-прежнему не дает покоя ученым.
Известный астроном, академик А. Б. Северный на основании открытых им пульсаций Солнца (каждые 240 минут поверхность Солнца «вздымается» на 10 километров!) считает, что это равномерное «дыхание» нашего светила возможно лишь в том случае, если температура в его недрах не 10—15 миллионов градусов, а в два раза меньше. При этом значительно падает поток нейтрино!
Некоторые физики думают о возможности периодического (правда, небольшого — на 10—20\%) охлаждения недр Солнца, например в течение короткого отрезка времени один раз в несколько миллионов лет, и подкрепляют эту гипотезу внезапным наступлением ледниковых периодов на Земле.
Эту гипотезу трудно проверить — ведь до поверхности Солнца кванты света добираются, как мы уже упоминали, целых 30 миллионов лет, и только тогда оптические телескопы заметят изменение светимости Солнца. В то же время более низкий поток нейтрино (если мы действительно застали сейчас стадию охлаждения недр Солнца) пробегает путь от центра Солнца до установки Рэя Дэвиса всего за 8 минут. «Просто Дэвису не повезло,— шутят физики,— ему надо было начать свой эксперимент на 20—30 миллионов лет раньше».
Возможно и еще одно объяснение расхождения опыта с теорией в солнечных нейтринных экспериментах, проведенных до настоящего времени: ученые еще не все знают о самом нейтрино.
Много лет считалось, что нейтрино не имеет массы покоя — как квант света; только родившись, нейтрино начинает двигаться, и лишь тогда можно говорить о его массе и переносе им какой-либо энергии.
Группа советских физиков во главе с доктором наук В. А. Любимовым недавно закончила в Институте теоретической и экспериментальной физики в Москве невероятно трудный и тонкий эксперимент, результаты которого говорят о том, что крошечная масса покоя у нейтрино все же есть! Она составляет от одной десятитысячной до одной тридцатитысячной массы электрона.
По мнению академика Я. Б. Зельдовича, это открытие все сразу «ставит на свои места».
Камера для регистрации антинейтрино на ускорителе элементарных частиц под г. Серпуховом.
Объясняется и низкий поток нейтрино от Солнца. Оказывается, что при наличии у нейтрино массы один вид нейтрино превращается в другой, который не регистрируется детектором Рэя Дэвиса.
Становится понятным и расхождение, которое уже давно волнует умы астрофизиков: теоретически вычисленная масса вещества, заключенного в галактиках и звездах, всегда получается меньше массы вещества в наблюдаемой части Вселенной. Если нейтрино имеет массу покоя (а в одном кубическом сантиметре космического пространства в среднем содержится примерно 500 фотонов и 450 нейтрино разных сортов!), то вес этих легких частиц, умноженный на размеры наблюдаемой части Вселенной, вполне достаточен, чтобы огромные мысленные весы Вселенной уравновесились…
Конечно, последуют все новые и новые эксперименты по определению массы нейтрино — слишком важен этот результат, как мы видим, для будущих успехов в познании Вселенной. Ведь главное не построить стройную теорию, а доказать, что она соответствует действительности, отражает реальность окружающего нас мира.
Недаром еще более трех веков назад знаменитейший английский ученый и философ Фрэнсис Бэкон говорил: «…власть человека над вещами целиком зависит от успехов науки и знания, ибо мы можем управлять природой, лишь повинуясь ей».
Источник: Марк Колтун “Мир физики“.
