Kiekvieną sekundę kiekvieną dieną jums bombarduojama trilijonai trilijonų subatominių dalelių, nusileidžiančių iš kosmoso gelmių. Jie pučia pro tave kosminio uragano jėga, sprogdami beveik šviesos greičiu. Jie ateina iš viso dangaus, bet kuriuo dienos ir nakties metu. Jie prasiskverbia pro Žemės magnetinį lauką ir mūsų apsauginę atmosferą kaip tiek sviesto.
Ir vis dėlto, plaukai ant jūsų galvos viršaus net nėra suvynioti.
Kas vyksta?
Mažas neutralus
Šios mažos kulkos yra vadinamos neutrinomis - terminu, kurį 1934 m. Sukūrė puikus fizikas Enrico Fermi. Žodis miglotai itališkai reiškia „mažą neutralų“, o jų egzistavimas buvo hipotezuotas siekiant paaiškinti labai keistą branduolinę reakciją.
Kartais elementai jaučiasi šiek tiek ... nestabilūs. Ir jei jie per ilgai paliekami vieni, jie subyrėja ir paverčia save kažkuo kitu, kažkuo šiek tiek lengvesniu ant periodinės lentelės. Be to, pasirodytų šiek tiek elektronų. Tačiau 1920 m. Kruopščiai ir išsamiai stebint tuos nuosmukius buvo rasta mažų, niūrių neatitikimų. Proceso pradžioje bendra energija buvo šiek tiek didesnė nei išeinanti energija. Matematika neprilygo. Keista.
Taigi, keli fizikai iš viso audinio susmulkino visiškai naują dalelę. Kažką, kas galėtų pasiimti trūkstamą energiją. Kažkas mažo, kažkas lengvo, kažkas be įkrovimo. Kažkas, kas galėjo nepastebimai praslysti pro jų detektorius.
Mažas, neutralus. Neutrinas.
Norint patvirtinti jų egzistavimą, prireikė dar poros dešimtmečių - jie tokie slidūs, nuolankūs ir niekšiški. Tačiau 1956 m. Neutrinai prisijungė prie augančios žinomų, išmatuotų, patvirtintų dalelių šeimos.
Ir tada viskas pasidarė keista.
Mėgstamiausias skonis
Bėda buvo užversta atradus muoną, kuris atsitiktinai įvyko maždaug tuo pačiu metu, kai pradėjo reikštis neutrino idėja: 1930-ieji. Muonas yra beveik tiksliai kaip elektronas. Tas pats mokestis. Tas pats nugara. Bet tai skiriasi vienu lemiamu būdu: jis yra sunkesnis, daugiau nei 200 kartų masyvesnis už savo brolį ir seserį, elektroną.
Muonai dalyvauja savose reakcijose, tačiau nėra linkę ilgai trukti. Dėl įspūdingo tūrio, jie yra labai nestabilūs ir greitai suskaidomi į mažesnių bitų dušus („greitai“ reiškia per mikrosekundę ar dvi).
Viskas gerai ir gerai, tad kodėl muonai įtraukiami į neutrinos istoriją?
Fizikai pastebėjo, kad skilimo reakcijose, kurios rodo, kad egzistuoja neutrinas, visada atsirado elektronas, o ne muonas. Atliekant kitas reakcijas, elektronai išsisuktų, bet ne elektronai. Norėdami paaiškinti šias išvadas, jie pagrindė, kad šiose skilimo reakcijose neutrinai visada sutapo su elektronais (o ne su bet kokiais kitokiais neutrinų tipais), o elektronas turi būti suporuotas su dar neatrastu neutrinų tipu ... Galų gale, elektronas draugiškas neutrinas nesugebėtų paaiškinti stebėjimų iš muonų įvykių.
Ir taip vyko medžioklė. Ir toliau. Ir toliau. Tik 1962 m. Fizikai pagaliau užrakino antrosios rūšies neutriną. Iš pradžių jis buvo pramintas „neutretu“, tačiau racionalesnės galvos vyravo vadindamos jį muono neutrinu, nes jis visada suporuodavosi su muonu.
Tao kelias
Gerai, kad du patvirtinti neutrinai. Ar gamta pas mus buvo daugiau? 1975 m. Stenfordo linijinio greitintuvo centro tyrėjai drąsiai dairėsi per kalnus monotoniškų duomenų, kad atskleistų dar sunkesnį brolį ir seserį, skirtą aptemptam elektronui ir pasipūtusiam muonui: beprotiškam tau, laikančiam didžiulę 3500 kartų didesnę elektrono masę. . Tai didelė dalelė!
Taigi iškart kilo klausimas: jei yra trijų dalelių šeima, elektronas, muonas ir tau ... ar gali būti trečiasis neutrinas, kad galėtų poruotis su šiuo naujai sutiktu padaru?
Gal, gal ne. Galbūt yra tik du neutrinai. Gal yra keturios. Galbūt 17. Gamta anksčiau tiksliai neatitiko mūsų lūkesčių, todėl nėra jokios priežasties pradėti dabar.
Per daugelį dešimtmečių praleidę daugybę siaubingų detalių, fizikai, atlikdami įvairius eksperimentus ir stebėjimus, įsitikino, kad trečiasis neutrinas turėtų egzistuoti. Tačiau tik tūkstantmečio pabaigoje, 2000 m., Pagaliau buvo gautas specialiai Fermilab'e sukurtas eksperimentas (juokais vadinamas DONUT eksperimentu, skirtu NU Tau tiesioginiam stebėjimui, ir ne, aš to nesiekiu). pakankamai patvirtintų pastebėjimų, kad būtų galima pagrįstai reikalauti aptikimo.
Persekioja vaiduoklius
Taigi, kodėl mums tiek daug rūpi neutrinai? Kodėl mes juos persekiosime daugiau nei 70 metų, nuo Antrojo pasaulinio karo iki šiuolaikinės eros? Kodėl mokslininkų kartos taip sužavėjo šias mažas, neutralias?
Priežastis ta, kad neutrinai ir toliau gyvena virš mūsų lūkesčių. Ilgą laiką net nebuvome tikri, kad jie egzistuoja. Ilgą laiką buvome įsitikinę, kad jie visiškai beveidžiai, kol eksperimentai erzinančiai atrado, kad jie turi turėti masę. Tiksliai „kiek“ išlieka šiuolaikiška problema. Ir neutrinai turi šį erzinantį įprotį pakeisti charakterį, kai jie keliauja. Teisingai, kai neutrinas keliauja skrydžio metu, jis gali pakeisti kaukes iš trijų skonių.
Dar gali būti, kad ten yra papildomas neutrinas, kuris nedalyvauja įprastose sąveikose - vadinamoje steriliu neutrinu, vadinamu steriliu neutrino, kurį fizikai iš tikrųjų medžioja.
Kitaip tariant, neutrinai nuolat meta iššūkį viskam, ką žinome apie fiziką. Ir jei yra vienas dalykas, kurio mums reikia tiek praeityje, tiek ateityje, tai yra geras iššūkis.
Paulius M. Sutteris yra astrofizikas Ohajo valstijos universitetas, šeimininkas Paklauskite erdvėlaivio ir Kosminis radijas, ir autorius Jūsų vieta Visatoje.
