Нейтрино во Вселенной
Нейтрино во Вселенной
Издавна и пристально изучались процессы, в каких участвуют нейтрино и которые могут играть важную роль в астрофизике.
Было, а именно, установлено, что нейтрино в просторах Вселенной сильно много, практически настолько же много, как и реликтовых электрических квантов — реликтовых фотонов. Как мы лицезрели в предшествующей главе, дело в том, что нейтрино, как и фотоны, должны остаться во Вселенной с того исходного периода расширения, когда горячее плотное вещество имело очень высшую температуру и было непрозрачным не только лишь для света, да и для нейтрино. Тогда происходили резвые реакции перевоплощения друг в друга нейтрино, электронов, электрических квантов и других простых частиц. Эти процессы могут быть накрепко рассчитаны способами современной физики, и результаты расчетов демонстрируют, что после первых 10-ов секунд с начала расширения Вселенной фотонов в единице объема было приблизительно в три раза больше, чем нейтрино (совместно с антинейтрино).
Это отношение для реликтовых фотонов и нейтрино остается фактически постоянным и во время следующей эволюции Вселенной, прямо до наших дней. Мы не можем сейчас любым прямым методом регистрировать реликтовые нейтрино, потому что уж очень мала их энергия: при нулевой массе покоя нейтрино его энергия составляет около 5*10-4 электронвольт (эВ). Но астрофизики могут предсказать, сколько их должно быть. Как ранее говорилось, в .каждом кубическом сантиметре содержится около 500 реликтовых фотонов. Реликтовых нейтрино должно быть в три раза меньше, другими словами около 150 частиц в кубическом сантиметре.
Напомним также, что каждый реликтовый фотон имеет энергию и подобающую массу 10-36 грамма, и, таким макаром, плотность массы реликтового электрического излучения составляет около 5 • 10-34 г/см3. Это приблизительно в 2000 раз меньше, чем средняя плотность обыденного вещества во Вселенной.
Из произнесенного можно прийти к выводу, что плотность массы реликтового электрического излучения пренебрежимо мала. То же самое можно было бы сказать и о нейтрино: средняя плотность его массы (это, очевидно, не масса покоя, а масса, определяемая энергией частички) еще меньше, чем плотность электрического излучения, — она составляет около 1,5 • 10-34 r/CM3. Таким макаром, ролью реликтовых нейтрино в нынешней Вселенной можно и совсем пренебречь — они не только лишь имеют жалкую суммарную массу, но к тому же фактически не ведут взаимодействие с остальным веществом Вселенной. По последней мере, такое мировоззрение о роли нейтрино в сегодняшней Вселенной было практически у всех профессионалов до весны 1980 года.
НЕЙТРИННЫЙ Опыт
Весной 1980 года группа исследователей из Института теоретической .и экспериментальной физики АН СССР, возглавляемая В. Любимовым и Е. Третьяковым, опубликовала результаты долголетних тестов, которые указывают на отличие массы покоя электрических нейтрино от нуля. (Напомним, что ради сокращенности мы говорим только об электрических нейтрино. Как упоминалось, существует еще два сорта нейтрино — мюонные и тау-нейтрино.) Возможное значение массы покоя электрических нейтрино, отысканное в этих опытах, составляет приблизительно 6 • 10-32 грамма либо, в других единицах, 35 эВ. Это, а именно, означает, что электрические нейтрино не должны, как числилось ранее, двигаться со скоростью света, они могут двигаться с хоть какой скоростью, меньше световой, также находиться в состоянии покоя.
Охото выделить гигантскую сложность тестов по определению массы покоя нейтрино и тот факт, • что сами экспериментаторы не считают массу нейтрино совсем установленной. Данная величина еще будет проверяться и перепроверяться. Но если приобретенный итог подтвердится, то следствия из него будут очень суровыми, в особенности для астрономии. Вероятнее всего потому теоретики не стали дожидаться окончательных результатов в проверке величины массы нейтрино и интенсивно стали иследовать то, что необходимо будет поменять в наших представлениях о Вселенной с учетом у нейтрино массы покоя. Кстати, возникают сообщения о других опытах, говорящих об отличии массы покоя нейтрино от нуля, при этом не только лишь для электрических, да и для других видов нейтрино.
Следует напомнить, что вероятные последствия для астрофизики, вытекающие из догадки о существовании у нейтрино массы покоя, рассматривались за длительное время до обсуждаемых тестов. Еще в 1966 году русские физики С. Герштейн и Я. Зельдовит разглядели вопрос о том, вроде бы сказывалась зпачигельная масса покоя нейтрино на расширении всей Вселенной. Венгерские физики Г. Маркс и О. Шалаи также изучали вероятные космологические следствия догадки о ненулевой массе покоя нейтрино.
Но все это были, так сказать, 1-ые прикидки, анализ различных способностей. Ситуация резко поменялась после прямого опыта русских физиков.
Теоретики, вооруженные указанием экспериментаторов, поднялись на реальный штурм трудности.
Новиков И.Д.