Odkritje nevtrinov je spremenilo fiziko. Zahvaljujoč tem osnovnim delcem, rojenim v procesu jedrskih preobrazb, je bilo mogoče razložiti, od kod prihaja energija Sonca in koliko časa je ostalo živeti. RIA Novosti govori o značilnostih sončnih nevtrinov in zakaj jih je treba proučiti.
Zakaj sije sonce
Fiziki so ugibali o obstoju skrivnostnega osnovnega delca z ničelnim nabojem, ki se sprošča med radioaktivnim razpadom od tridesetih let prejšnjega stoletja. Italijanski znanstvenik Enrico Fermi ga je imenoval majhen nevtro - nevtrino. Ta (takrat še hipotetični) delček je pomagal razumeti naravo svetilnosti Sonca.
Po izračunih vsak kvadratni centimeter Zemljine površine prejme dve kaloriji od Sonca na minuto. Če poznamo razdaljo do zvezde, ni bilo težko določiti svetilnosti: 4 * 1033 erg. Od kod prihaja - na to vprašanje že dolgo ne odgovarjajo. Če bi sonce, ki je v glavnem sestavljeno iz vodika, preprosto žgalo, ne bi obstajalo deset tisoč let. Glede na to, da se volumen med zgorevanjem zmanjšuje, bi moralo Sonce nasprotno segrevati sile gravitacije. V tem primeru bi se ugasnil v približno tridesetih milijonih let. In ker je njegova starost več kot štiri milijarde let, potem ima stalen vir energije.
Tak vir pri pošastnih temperaturah znotraj zvezde je lahko reakcija zlitja helija iz dveh protonov, ki vstopata v vodikovo jedro. V tem primeru se sprosti veliko toplotne energije in nastane en nevtrinski delec. Glede na svojo velikost bi Sonce lahko gorelo deset milijard let, preden bi se dokončno ohladilo in se spremenilo v rdečega velikana.
Da bi se prepričali v veljavnost te hipoteze, je bilo potrebno registrirati nevtrine, rojene znotraj Sonca. Izračuni so pokazali, da bi bilo to težko storiti, saj delček zelo slabo deluje s snovjo in ima neverjetno prodorno sposobnost. Ko se rodi, ne reagira z ničemer drugim in v osmih minutah doseže Zemljo. Ko sije sonce, vsak kvadratni centimeter naše kože prebije približno sto milijard nevtrinov na sekundo. A tega ne opazimo. Tokovi delcev zlahka prehajajo planete, galaksije, zvezdne grozde. Mimogrede, reliktni nevtrini, rojeni v prvih sekundah velikega poka, še vedno letijo v vesolju.
Promocijski video:
Ujeti za strup, vodo in kovine
Kljub inertnosti nevtrini še vedno včasih trčijo z atomi materije. Na dan je le nekaj takih dogodkov. Če zaščitite detektor pred fotoni, kozmičnim sevanjem, naravno radioaktivnostjo, se lahko rezultati trkov registrirajo. Zato so nevtrinske pasti postavljene globoko pod zemljo ali v gorske predore.
Prvo metodo za registracijo sončnih nevtrinov je leta 1946 predlagal italijanski fizik Bruno Pontecorvo, ki je delal v Dubni pri Moskvi. Napisal je preprosto reakcijo interakcije delca z atomom klora, zaradi česar se je rodil radioaktivni argon. Tovrstna inštalacija je bila zgrajena v podzemnem laboratoriju Homestake v ZDA, kjer so leta 1970 prvič zabeležili sončne nevtrine. Leta 2002 je fizik Raymond Davies, ki je prejel te rezultate, prejel Nobelovo nagrado.
Vadim Kuzmin z Inštituta za jedrske raziskave Ruske akademije znanosti je izumil način zaznavanja prehoda nevtrinov skozi raztopino galija. Kot rezultat trka delcev z atomi tega elementa nastane radioaktivni germanij. Od leta 1986 deluje detektor, ki temelji na tem načelu, v Neksrinskem observatoriju Baksan (Severni Kavkaz) kot del skupnega eksperimenta SAGE v ZDA.
Leto prej so se na japonskem mestu Kamiokande začeli opazovati nevtrini, kjer je bil detektor voda, ki je ob rojstvu elektronov svetila modro. To je tako imenovano Čerenkovo sevanje.
Sončni nevtrini se izgubijo in najdejo
Ko so znanstveniki iz različnih držav zbrali podatke o številu reakcij nevtrinov s snovjo, se je izkazalo, da jih je dva do trikrat manj, kot kaže teorija. Pojavil se je problem pomanjkanja nevtrinov. Da bi ga rešili, je bilo predlagano znižanje temperature Sonca in splošno spreminjanje idej o njem. Tri desetletja so trajala, da smo našli odgovor, in namesto da bi prišli do novega modela naše zvezde, so fiziki ustvarili novo teorijo nevtrinov.
Izkazalo se je, da se delci na poti od zvezde do Zemlje v svojih različnih modifikacijah lahko reinkarnirajo. Ta pojav smo imenovali nevtino nihanje. Leta 2015 je bila za potrditev podeljena Nobelova nagrada, odločitveno vlogo pa so imeli poskusi na opazovalnici Baksan Neutrino. Zdaj naj bi tam zgradili univerzalni detektor, ki bi registriral vse vrste nevtrinov in antinevtrinov iz vseh virov: Sonca, središča Galaksije, iz zemeljskega jedra.
Če so fiziki sprva preučevali nevtrine, da bi bolje razumeli Sonce in termonuklearno fuzijo, ki poteka v njem, je zdaj ta temeljni delček zainteresiral znanstvenike samega sebe. Znano je, da je masa nevtrinov zelo majhna, vendar je še niso izračunali zagotovo. In to je pomembno za razumevanje narave skrite mase Vesolja. Sumimo tudi na obstoj sterilnega nevtrina, ki s materijo deluje le s pomočjo gravitacije. Astronomi močno upajo na nevtrino fiziko, saj jim omogoča, da pogledajo v črevesje zvezd in črne luknje, da spoznajo izvor vesolja. Skrivnosti nevtrinov se še naprej razumejo v številnih svetovnih opazovalnicah, vključno s tistimi, ki se nahajajo v vodah Bajkalskega jezera in na ledeniku Antarktike.
Tatjana Pichugina
