July 8th, 2016

размышление

Что такое нейтрино? Популярно о сложном.

Нейтрино – это элементарная (или фундаментальная) частица. Фундаментальность частицы означает то, что она не состоит из других частиц.

Фундаментальность частиц – понятие  историческое. До конца 19-го века считалось, что фундаментальной частицей является атом, который нельзя было расщепить ни в одной химической реакции. Но после открытия радиоактивности оказалось, что и атомы могут превращаться один в другой. Процессы превращения атомов тяжелых элементов в пару (а иногда, в тройку) атомов более легких элементов стали называть  ядерным распадом. Ядерный распад тяжелых элементов был первой из открытых учеными ядерных реакций.

Дальнейшие исследования ядерного распада привели ученых к тому взгляду на строение атома, который сегодня считается общепринятым и известен всем: в центре – ядро, состоящее  из тяжелых протонов и нейтронов. А вокруг ядра вращаются электроны. Похоже на солнечную систему, поэтому такую модель строения атома назвали планетарной. С начала 20-го века, когда была разработана эта модель, фундаментальными частицами стали считать электроны, протоны и нейтроны.  Однако в скором времени физики открыли другие фундаментальные частицы, из которых, по-видимому, состоят и протоны, и нейтроны, и электроны. Так что фундаментальность перешла на другой, более глубокий, уровень.

В процессе исследования распада радиоактивных элементов была открыта частица, названная впоследствии нейтрино. Как это произошло?

В начале 20-го века были обнаружены два типа ядерных реакций. В ядерных реакциях одного типа происходило испускание положительно заряженных тяжелых частиц, которые назвали альфа-частицами. Дальнейшие исследования показали, что это – ядра химического элемента гелия, имеющие в своем составе два протона и два нейтрона. Массы протона и нейтрона приблизительно совпадают.  Поэтому при альфа-распаде, как назвали этот тип распада атомных ядер, масса результирующего ядра становилась  меньше приблизительно на четыре массы протона, а заряд уменьшался вдвое. По такому типу, например, происходит превращение атомов урана в атомы тория.

Ядерные реакции другого типа происходили с испусканием отрицательно заряженных частиц, электронов. Первоначально электроны называли бета-частицами. Поэтому этот тип распада атомных ядер, с испусканием электронов, назвали бета-распадом. При бета-распаде масса результирующего ядра остается неизменной, только заряд увеличивается на единицу.

Ядерные реакции достаточно сложны, но очевидно, что в них должны соблюдаться основные законы сохранения: массы, заряда и, конечно, энергии.

Так вот, закон сохранения энергии при бета-распаде нарушался. Измеренная энергия улетающих электронов была ниже, чем предполагалось.

Нарушение закона сохранения энергии – это конец физики. Поэтому ученые предположили, что в бета-распаде участвует еще одна, неизвестная, частица, не имеющая заряда. Итальянский ученый Э.Ферми назвал эту частицу на итальянский манер «нейтрино» («нейтрончком», потому что «большой» нейтрон был к тому времени уже открыт). Существование же нейтрино находилось под вопросом до 1956 года, когда эта частица была, наконец, обнаружена.

Нейтрино – частица, не имеющая заряда и имеющая очень маленькую  массу. Поэтому нейтрино очень плохо взаимодействует с другими частицами и зарегистрировать его достаточно сложно. Несмотря на это, методы обнаружения нейтрино существуют и его исследуют в десятках лабораторий по всему миру.

Большое значение имеет исследование нейтринного излучения, приходящее на нашу планету из космоса. В Приэльбрусье, в Баксанском ущелье в глубокой штольне  находится один из нейтринных телескопов. Селение, в котором живут работники, его обслуживающие, возникло в 1977 году и называется совсем не по-кавказски, Нейтрино.

И вдогонку:
Жил у нас итальянец Понтекорво.
Он был знаменитый физик, чем занимался — не знаю, но приучил всех кататься на водных лыжах. Хороший был человек.
И вот, этот Понтекорво много лет назад, гуляя в окрестностях Дубны, заблудился. Однако учёный встретил тракториста, который взялся подвезти Понтекорво в сторону дома.
В пути они поддерживали разговор, и, тракторист спросил, чем именно Понтекорво занимается.
Тот ответил предельно точно — „нейтринной физикой“ (собственно, Понтекорво был одним из её создателей). Тракторист возразил:
— Вы иностранец, и не совсем точно употребляете некоторые слова. Вы же имеете в виду не нейтриную, а нейтронную физику!
Понтекорво, рассказывая об этой встрече, всегда приговаривал:
— Надеюсь, я доживу до времени, когда уже никто не будет путать нейтроны с нейтрино!
В. Березин. Он говорит



Опубликовано на сайте Топавтор
topauthor
Полезные ссылки:

  1. Что такое нейтрино? На сайте ЖЗИ

  2. Нейтрино в Википедии

  3. Нейтрино. Статья в журнале "Наука и жизнь"

  4. Как обнаружили нейтрино.

  5. Частица-призрак нейтрино

promo eponim2008 september 21, 2020 12:37 3
Buy for 10 tokens
Женщинам дозволено кокетство. Скрывать свой возраст у прелестных дам стало общепринятой причудой. Даже если и скрывать особенно нечего. Потому я в начале моего рассказа тоже пококетничаю немного и своего возраста сразу не назову. Скажу только, что нахожусь я на том отрезке женской жизни,…