Что такое нейтрино

За одну секунду каждый квадратный сантиметр нашего тела пронзают примерно 6 ^.10¹⁰ нейтрино, которые посылает нам Солнце. Эти частички имеют феноменальную проходимость через материю. Так что такое нейтрино? В переводе с итальянского, название суперчастицы звучит как «нейтрончик». В Паули, швейцарский физик, первым допустил наличие электрически нейтральных лёгких частиц, имеющих половинный спин. Позже Э. Ферми сумел разработать теорию, в которой участвовала бы новая частица.

Что такое нейтрино

В отличие от Паули, который считал, что частица находится в ядре в готовом виде, Ферми допустил что она рождается в процессе внутриядерного превращения нейтрона в электрон и протон. В результате, протон остаётся в самом ядре, а электрон вместе с нейтрино вылетает в пространство.  Проникающая способность этих частиц так велика, что они беспрепятственно пронзают свинцовую среду толщиной в сто световых лет! Частицы причислены к классу лептонов, имеют полуцелый спин и могут участвовать только в слабых и гравитационных взаимодействиях. Нейтрино, хоть и слабо, но всё же взаимодействуют с материей. А это означает что у неё есть какая-то масса! Определение её массы было чрезвычайно важно. Если узнать массу одной частички, можно примерно определить их суммарную массу и плотность. Масса эта даст вклад в общую массу Вселенной, а это очень важный показатель в современной космологии и используется в множестве расчётов.

Солнечные нейтрино

Наше Солнце, фактически являясь огромным термоядерным реактором, образует огромное количество нейтрино. Потоки этих частиц регистрируются на Земле с конца 60-х годов ХХ века. Но число частиц получается отличным от модели, которая описывает солнечные процессы на Солнце. Такое расхождение долго оставалось тайной солнечной физики. На сегодняшний день принято считать что некоторая часть солнечных нейтрино, двигаясь к Земле претерпевает какие-то изменения и превращается в другие сорта нейтрино. Такие нейтринные осцилляции уже фактически подтверждены экспериментально  в нейтринной обсерватории, расположенной в канадском Садбери. Эта обсерватория располагается на двухкилометровой глубине, в шахте. Здесь были уловлены частички всех трёх типов, из них лишь треть оказалась электронными. Таким количеством подтверждается теория, предсказывающая переход нейтрино одного сорта в другой.

Скорость нейтрино – быстрее света?

В конце 2011 года научный мир всколыхнула новость о превышении световой скорости мюонными нейтрино. Эксперименты проводились на ускорителе в ЦЕРНе. Было заявлено о превышении скорости света на 0,00248%. Но после тщательных и независимых измерений оказалось, что сенсация преждевременна. Ошибки в расчетах возникли из-за плохого стыка в одном из оптических кабелей.

Приборы на основе нейтрино и перспективы использования

Нейтринная астрономия. Этот раздел астрономии изучает нейтринные излучения, поступающие из источников вне солнечной системы. Результаты этих исследовании проливают свет на происходящие космические процессы. Все звёзды излучают не только свет, но и нейтринные потоки, возникающие как следствие ядерных реакций. Поздние стадии эволюции звезды характерны большой потерей нейтрино (до 90%), вследствие чего происходит нейтринное «охлаждение».  Так как нейтринные потоки без каких-либо поглощений способны преодолевать гигантские расстояния, можно изучать свойства очень удалённых объектов.

Диагностика протекания ядерной реакции. Эта диагностика применима к промышленным ядерным реакторам и атомным электростанциям. Это направление очень перспективно, и многие страны ведут работы по изготовлению специальных детекторов. Они должны измерять мощность реактора и композитный состав топлива в реальном времени посредством измерения нейтринного спектра реактора.

Средства связи. Связь на основе нейтринных потоков пока только в теоретических разработках. Она сделает возможным передачу данных в любые точки земного пространства, подземные и подводные. Очень важное преимущество — передача информации сквозь толщу планеты и на сверхдальние расстояния без потерь мощности сигнала.

Геология. Те нейтрино, которые образовались после радиоактивного распада элементов, находящихся внутри Земли, могут помочь в изучении внутреннего состава планеты. Если измерить интенсивность потока нейтрино в различных точках планеты, возможно составление карты, на которой отобразятся источники радиоактивного тепловыделения.

Нейтринное охлаждение звёзд

Нейтринное охлаждение играет значительную роль при взрыве сверхновых. Нейтринные потоки, свободно исходящие из недр взорвавшейся сверхновой звёзды, уносят энергию из эпицентра взрыва, тем самым охлаждая звезду. Значения температур во время взрыва очень высоки, и нейтрино с большей эффективностью выводит энергию из внутренних областей. По этому же принципу со временем остывают белые карлики и нейтронные звёзды.