Реферат: Астрономічні експерименти з дослідження елементарних частинок

Варто згадати про недавнє відкриття осциляцій сонячних нейтрино. Так звана проблема сонячних нейтрино, яка зводиться до нестачі спостережуваного потоку нейтрино для пояснення світності Сонця, виникла ще наприкінці 60-х років минулого століття, коли цей потік був уперше виміряний у знаменитому радіохімічному хлор-аргоновому експерименті Р. Девіса в підземній лабораторії Хоумстейк. Наступні радіохімічні експерименти, де як мішень використовуються ядра галію, а не хлору, підтвердили результати Р. Девіса. Потік електронних нейтрино, які утворюються під час термоядерних реакцій у сонячному ядрі, досить жорстко прив'язаний до світності Сонця. На Землі він має становити приблизно 60 млрд. частинок за секунду на один квадратний сантиметр, проте спостережуваний потік удвічі чи втричі менший за передбачуваний. Неузгодженість експериментальних і теоретичних даних можна пояснювати недосконалою теорією про будову Сонця або невідомими властивостями нейтрино. Не бракувало запропонованих сонячних моделей, які зменшували нейтринний потік, але всі вони з тих чи інших причин виявилися незадовільними.

Експеримент SNO (Solar Neutrino Observatory) вперше дав змогу виміряти повний потік усіх (а не тільки електронних) нейтрино від Сонця. Виявилося, шо цей потік близький до передбачень стандартних сонячних моделей, але більша частина нейтрино, утворених у ядрі Сонця як електронні, на шляху до Землі перетворюються в нейтрино інших типів (мюонні й тау-нейтрино), до яких радіохімічні експерименти не чутливі. Такі взаємоперетворення (осциляції) можливі лише в тому разі, якщо нейтрино мають масу. Цей результат є першим кроком за межі Стандартної моделі, яка "забороняє" переходи між поколіннями лептонів і постулює нульову масу нейтрино. Осциляційні експерименти можуть дати лише різницю квадратів мас двох частинок, тому точний масовий спектр нейтрино поки що невідомий, але вже зрозуміло, що принаймні два з трьох масових станів нейтрино мають масу.

Деякі напрямки досліджень властивостей елементарних частинок астрономічними методами, здебільшого є єдиною можливістю вивчити ті чи інші властивості частинок з потрібною чутливістю. Той факт, що спостереження галактик і зір дають змогу досліджувати поведінку матерії на субатомних масштабах, на перший погляд здається парадоксальним, але в цьому проявляється глибока єдність фізичного світу.

Література

1. Астрономічний календар на 2007 рік (виданння ГАО АН України).