Neutriinode avastus muutis füüsikat. Tänu neile elementaarsetele osakestele, mis on sündinud tuumamuundumiste protsessis, oli võimalik selgitada, kust pärineb Päikese energia ja kui kaua on tal jäänud elada. RIA Novosti räägib päikese neutriinode omadustest ja miks neid tuleks uurida.
Miks päike paistab
Füüsikud on radioaktiivse lagunemise ajal eraldunud nulllaenguga salapärase elementaarosakese olemasolust alates 1930. aastatest arvanud. Itaalia teadlane Enrico Fermi nimetas seda väikeseks neutroniks - neutriinoks. See (siis veel hüpoteetiline) osake aitas mõista Päikese helenduse olemust.
Arvutuste kohaselt võtab Maa pinna iga ruutsentimeeter Päikeselt kaks kalorit minutis. Teades kaugust täheni, polnud heledust keeruline kindlaks teha: 4 * 1033 erg. Kust see tuleb - sellele küsimusele pole pikka aega vastatud. Kui päike, mis koosneb peamiselt vesinikust, lihtsalt põleks, poleks see kümme tuhat aastat olemas olnud. Arvestades, et põlemisel väheneb maht, peaks Päike vastupidi olema raskusjõu mõjul. Sel juhul oleks see kustunud umbes kolmekümne miljoni aasta pärast. Ja kuna tema vanus on rohkem kui neli miljardit aastat, on tal pidevalt energiaallikat.
Selliseks allikaks tähe sees koletu temperatuuriga võib olla vesiniku tuumasse sisenevate kahe prootoni heeliumisulamise reaktsioon. Sel juhul eraldub palju soojusenergiat ja moodustub üks neutriinoosake. Päike võis oma suuruse põhjal kümme miljardit aastat põleda, enne kui see lõpuks maha jahtus, muutudes punaseks hiiglaseks.
Selle hüpoteesi paikapidavuses oli vaja registreerida Päikese sees sündinud neutriinod. Arvutused näitasid, et seda oleks keeruline teha, kuna osake reageerib mateeriaga väga nõrgalt ja tal on hämmastav tungimisvõime. Sündides ei reageeri ta millegi muuga ja jõuab Maale kaheksa minutiga. Kui päike paistab, läbistab meie naha iga ruutsentimeetri umbes sada miljardit neutrinot sekundis. Kuid me ei märka seda. Osakeste voog läbib hõlpsalt planeete, galaktikaid, täheparve. Muide, Suure Paugu esimestel sekunditel sündinud reliikviautoliinid lendavad Universumis endiselt.
Reklaamvideo:
Püütud mürgi, vee ja metalli eest
Vaatamata inertsusele põrkuvad neutriinod ikka veel vahel aatomite aatomitega. Päevas on vaid mõned sellised üritused. Kui kaitsete detektorit footonite, kosmilise kiirguse ja loodusliku radioaktiivsuse eest, saab kokkupõrgete tulemuse registreerida. Seetõttu asetatakse neutriinolõksud sügavale maa alla või mäetunnelitesse.
Esimese päikese neutriinode registreerimise meetodi pakkus välja 1946. aastal Moskva lähedal Dubnas töötanud itaalia füüsik Bruno Pontecorvo. Ta kirjutas osakese ja kloori aatomiga interaktsiooni lihtsa reaktsiooni, mille tagajärjel tekkis radioaktiivne argoon. Seda tüüpi installatsioon ehitati USA-s Homestake maa-alusesse laborisse, kus registreeriti päikese neutriinoid esimest korda 1970. aastal. 2002. aastal pälvis füüsik Raymond Davies, kes sai need tulemused, Nobeli preemia.
Vadim Kuzmin Vene Teaduste Akadeemia Tuumauuringute Instituudist leiutas viisi, kuidas tuvastada neutriinode läbipääs galliumilahuse kaudu. Osakeste kokkupõrke tagajärjel selle elemendi aatomitega moodustub radioaktiivne germaanium. Alates 1986. aastast töötab sellel põhimõttel põhinev detektor Baksani Neutrino observatooriumis (Põhja-Kaukaasias) SAGE ühise katse osana USA-s.
Aasta varem olid neutrinode vaatlused alanud Jaapanis Kamiokande rajatises, kus detektoriks oli vesi, mis elektronide sündides siniselt helendas. See on nn Cherenkovi kiirgus.
Päikese neutriinod kaotatakse ja leitakse
Kui eri riikide teadlased on kogunud andmeid neutriinode reageerimise kohta mateeriaga, selgus, et neid on kaks kuni kolm korda vähem, kui teooria soovitab. Tekkis neutriino defitsiidi probleem. Selle lahendamiseks tehti ettepanek alandada Päikese temperatuuri ja üldiselt muuta selle kohta käivaid ideid. Vastuse leidmiseks kulus kolm aastakümmet ja selle asemel, et tulla välja meie tähe uus mudel, lõid füüsikud uue neutriinode teooria.
Selgus, et teel tähelt Maale on osakesed võimelised reinkarneeruma erinevates modifikatsioonides. Seda nähtust nimetati neutriino võnkumisteks. 2015. aastal määrati selle kinnitamise eest Nobeli preemia ning määrava tähtsusega olid eksperimendid Baksani Neutrino observatooriumis. Nüüd on kavas sinna ehitada universaalne detektor, mis registreerib igat tüüpi neutriinoid ja antineutrinosid kõigist allikatest: Päikesest, galaktika keskpunktist, Maa tuumast.
Kui füüsikud uurisid algul neutriine, et paremini mõista Päikest ja selles toimuvat termotuumasünteesi, siis nüüd on see põhiosakesed teadlasi juba iseenesest huvitanud. On teada, et neutriinode mass on väga väike, kuid seda pole veel kindlalt arvutatud. Ja see on oluline, et mõista Universumi varjatud massi olemust. Kahtlustatakse ka steriilse neutriino olemasolu, mis suhestub ainega ainult gravitatsiooni kaudu. Astronoomid loodavad neutriinofüüsika osas suuri lootusi, kuna see võimaldab neil uurida tähtede ja mustade aukude soolestikku, õppida tundma kosmose päritolu. Neutriinode saladused on jätkuvalt mõistetavad paljudes maailma observatooriumides, sealhulgas nendes, mis asuvad Baikali järve vetes ja Antarktika liustikul.
Tatjana Pichugina
