Интересные темы:

Гаджеты

Немного интересного:

Нобелевскую премию по физике вручили за открытие осцилляций нейтрино

26.06.2014 Наука и жизнь

Нобелевскую премию поделили канадец Артур Макдональд и японец Такааки Кадзита, экспериментально доказавшие обоюдное превращение различных видов нейтрино, что свидетельствует наличие у них массы.

В 2015 году Нобелевский комитет опять повернулся лицом к физике элементарных частиц. Сейчас Нобелевская премия вручена физикам, внесшим большой вклад в ответ одной из самых занимательных и серьёзных неприятностей второй половины XX века, которая связана с нейтрино. Не обращая внимания на более чем полувековую историю изучений этих частиц, у ученых остается к ним еще большое количество вопросов. А эти частицы воображают громадной интерес для современной физики.

С одной стороны информация о них нужна для уточнения теории, обрисовывающей микромир, так называемой Стандартной модели, иначе с ними связывают поиски новой физики.

 

Такааки Кадзита, на данный момент директор Университета изучения космических лучей и сотрудник Токийского университета Артур Макдональд, Королевский университет (Кингстон, Канада) Схема опыта Супер-Камиоканде по обнаружению атмосферных нейтрино.Нобелевскую премию по физике вручили за открытие осцилляций нейтрино Детектор Супер-Камиоканде находится на дне шахты глубиной 1км и является цистерной , вмещающую 50 млн кг воды.

На ее стенках размещены более 11000 фотоумножителей, регистрирующих черенковское излучение. Схема опыта в Нейтринной обсерватории Садбери по исследованиюсолнечных электронных нейтрино. Детектор Нейтринной обсерватории Садбери, содержащий 9500 световых датчиков.‹ ›

Общеизвестно весьма не сильный сотрудничество нейтрино с веществом. Они смогут пройти через Почву либо Солнце, не потревожив ни один атом. Более того, они так смогут пройти через миллиарды звезд. С одной стороны это затрудняет их измерение и регистрацию черт, а с другой делает источником ответственной информации об процессах и эволюции Вселенной происходящих в звезд.

Ученые кроме этого считают, что нейтрино смогут играться важную роль в антиматерии асимметрии и объяснении материи во Вселенной, заключающейся в том, что по окончании Громадного Взрыва не случилось полной антиматерии и взаимной аннигиляции материи, а часть материи все же сохранилась и организовала отечественную Вселенную.

Одна из неприятностей, которые связаны с нейтрино, – это неприятность их массы. Продолжительное время предполагалось, что нейтрино не имеет массы. Как раз так они рассматривались в начальном варианте Стандартной модели.

Ответ этого вопроса принципиально важно не только для понимания физики элементарных частиц. Нейтрино порождаются ядерными реакциями, происходящими во Вселенной, и по окончании фотонов это самые популярные в ней частицы. Их число огромно. Каждую секунду через квадратный сантиметр проходят более 60 млрд нейтрино. Так что кроме того при малой собственной массе неспециализированная масса всех нейтрино возможно весьма громадна и может оказывать влияние на эволюцию Вселенной.

По современным оценкам масса всех нейтрино приблизительно равна массе всех видимых звезд во Вселенной.

Еще одна неприятность появилась при определении количества электронных нейтрино, приходящих на Землю от Солнца. С 1970-х годов опыты регистрировали всего одну треть от предсказанного теорией их количества. Это назвали недостатком числа электронных нейтрино.

Для объяснения явления было выдвинуто два десятка догадок, из которых победила догадка так называемых нейтринных осцилляций (колебаний). В ней предполагалось, что электронные нейтрино на пути от Солнца преобразовывались в другие типы нейтрино, каковые не регистрировались в опытах. Примечательно, что идею осцилляций элементарных частиц высказал коммунистический академик Бруно Понтекорво еще во второй половине 50-ых годов XX века.

Без шуток об осцилляциях нейтрино заговорили в конце девяностых годов двадцатого века. 

На данный момент известно о трех типах нейтрино, любой из которых постоянно рождается вместе с соответствующим лептоном – электроном, мюоном либо тау-лептоном, по которому они и взяли собственные заглавия. В соответствии с догадкой нейтринных осцилляций происходит периодический во времени и пространстве процесс превращения нейтрино приятель в приятеля. Так что в пучке, состоящем изначально лишь из электронных нейтрино, по мере распространения появляется примесь мюонных и тау-нейтрино с одновременным уменьшением доли электронных. 

Любопытно, что ответ данной неприятности выяснилось связанным с проблемой массы нейтрино. Дело в том, что осцилляции нейтрино вероятны лишь при наличии у них весов.

Обстоятельство этого по современным представлениям в том, что электронное, мюонное и тау-нейтрино являются квантовой смесью трех состояний с различными весами, каждое из которых входит со своей долей. Возможно заявить, что электронное, мюонное и тау-нейтрино складываются из трех волн, любая из которых колеблется со своей амплитудой и частотой. Исходя из этого, в случае если в начальный момент времени сумма этих волн смотрелась как электронное нейтрино, то через некое время эти волны сложатся так, что появляется примесь мюонного и тау-нейтрино, что и  измеряют экспериментаторы как недостаток в числе электронных нейтрино. 

Так что физики уже давно считают, что нейтрино имеют массу, не смотря на то, что она до тех пор пока так и не измерена конкретно. Была кроме того произведена соответствующая маленькая модификация формул Стандартной модели, не нарушившая ее сути. Но экспериментальные доказательства этого были взяты на рубеже XX и XXI столетий.

Лауреаты нобелевской премии 2015 года японец Такааки Кадзита и  канадец Артур Макдональд именно и были главными фигурами двух больших научно-исследовательских групп, изучивших осцилляции нейтрино. 
Во второй половине 90-ых годов двадцатого века были опубликованы результаты японских ученых по осцилляции атмосферных нейтрино, появляющихся при сотрудничестве космических лучей с ядрами атомов атмосферных газов, полученные в опыте Супер-Камиоканде (Super-Kamiokande). В то время, когда нейтрино сталкивается с молекулой воды в баке детектора, рождается стремительная, электрически заряженная частица. Она порождает черенковское излучение, которое измеряется световыми датчиками.

Его интенсивность и форма показывают тип нейтрино и откуда оно пришло. Мюоные нейтрино, каковые пришли сверху, были более бессчётны, чем те, каковые путешествовали по более долгому пути через целый земной шар. Это говорит о том, что мюонные нейтрино во втором случае превратились в другие типы нейтрино
В 2001 году осцилляции солнечных нейтрино, были доказаны в нейтринной обсерватории в Садбери (SNO – Sudbury Neutrino Observatory). В том месте реакции между нейтрино и тяжелой водой в баке детектора позволили измерить количество, как электронных нейтрино, так и всех трех типов нейтрино совместно. Было найдено, что электронных нейтрино меньше, чем ожидалось, тогда как общее число всех трех типов нейтрино совместно соответствовало ожиданиям.

Из этого следовало, что часть из электронных нейтрино превратилась в другие виды нейтрино.
По данным сайта Нобелевского комитета 

Создатель: Алексей Понятов

Случайные записи:

Нобелевскую премию по физике дали за исследования нейтрино (новости)


Похожие статьи, которые вам понравятся:

Tags:  , ,