Лаборатория космических исследований

Ульяновская секция Поволжского отделения Российской Академии Космонавтики им. К. Э. Циолковского

Ульяновский Государственный Университет
Популярно о Нобелевской премии по физике 2015

 

 

 

Физики, лауреаты Нобелевской премии 2015, открыли явление, несовместимое с общепринятой Стандартной Моделью элементарных частиц. Независимо друг от друга они экспериментально подтвердили, что нейтрино имеет массу. Хиггсовский механизм образования масс элементарных частиц не может объяснить это явление. По Стандатной Модели нейтрино не должно иметь массу.

 

 Возникает много вопросов, открывается широкое поле для новых исследований.

  

Еще в 60-е годы прошлого столетия Бруно Понтекорво, знаменитый итальянский и советский (иммигрировал в СССР в 1950 году) физик,  работавший в  Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, предположил, что нейтрино обладает массой, и предложил идею экспериента для проверки этой гипотезы. Доказательством наличия массы у нейтрино может служить наблюдение их осцилляций. Осцилляции – это повторяющиеся процессы состояния системы.

  Для нейтрино – это повторяющееся превращение трех разновидностей нейтрино (электронного, мюонного и тау-нейтрино) друг в друга. Из теории следовало, что продолжительность периодов осцилляций  определяется разностью квадратов масс нейтрино, переходящих из одного вида в другой. Считалось,что наименьшая масса у электронного нейтрино, у мюонного чуть больше, у тау-нейтрино – еще больше. Наблюдая осцилляции, можно оценить разность квадратов масс и этим доказать, что массы у нейтрино существуют, но в этом эксперименте значение масс каждого вида нейтрино в отдельности оценить невозможно.

   Лауреат Нобелевской премии Артур МакДональд исследовал поток солнечных нейтрино на нейтринной обсерватории Садбери в Канаде.  Потоки нейтрино от Солнца исследовались многократно на различных подземных обсерваториях мира, и всегда получалось, что наблюдаемый поток нейтрино в три раза меньше ожидаемого. Ожидаемый поток оценивался в соответствии с выходом нейтрино при термоядерных реакциях, происходящих в ядре Солнца. В результате этих реакций из Солнца истекает поток электронных нейтрино. Именно такой тип нейтрино способны были фиксировать детекторы. Уже давно предполагалось,что на пути от Солнца нейтрино  могут превращаться из электронного в другие виды. Артур МакДональд смог пронаблюдать потоки всех трех видов нейтрино и показать, что в сумме они соответствуют ожидаемому. При этом было показано,что период осцилляций короче времени прохождения потока нейтрино от Солнца к Земле, и за это время большое количество электронных нейтрино успевают превратиться в мюонные и тау. Таким образом экспериментально был обнаружен процесс осцилляций и, следовательо, было подтверждено, что нейтрино обладает массой.

   Лауреат Нобелевской премии Такааки Каджита проводил наблюдения высокоэнергичных нейтрино на нейтринном телескопе Супер-Камиоканде. Нейтрино высоких энергий возникают в атмосфере Земли в результате действия космических лучей. Эксперимент заключался в сравнении потоков мюонных нетрино, попадающих на детектор непосредственно из атмосферы, с потоком нейтрино с противоположной стороны Земли, прошедшим на детектор через всю толщу Земли. Оказалось, что во втором потоке часть мюонных нейтрино перешла в электронные. Так независимо было доказано, что в потоках нейтрино происходят осцилляции, и, следовательно, нейтрино обладает массой.

   В реальности и сами процессы, и их наблюдения на много порядков сложнее описанных в этом тексте.

     Механизм Хиггса объясняет, каким образом элементарные частицы Стандартной модели приобретают массу. Нейтрино – особая частица, ее исследование дополняют известные проверенные факты.

Физики, лауреаты Нобелевской премии 2015, открыли явление, несовместимое с общепринятой Стандартной Моделью элементарных частиц.

Это поразительная информация, которая может дать импульс новым революционным открытиям в физике. Ведь всего два года назад Нобелевская премия была вручена Питеру Хиггсу, автору Стандартной модели.

Лаборатория космических исследований УлГУ шесть раз проводила телемост с сотрудниками Большого адронного коллайдера (Женева, Швейцария). На одной из встреч было сказано, что для науки лучше, чтобы эксперименты  НЕ подтвердили Стандартную модель элементарных частиц. Для физиков-теоретиков это стало бы мощным стимулом для создания новых теорий.

Пожелание сбылось. Остаётся только дождаться появления физиков, которые смогут раздвинуть перед человечеством горизонты, как это сделали Исаак Ньютон, Джеймс Максвелл, Альберт Эйнштейн...

Еще в 60-е годы прошлого столетия знаменитый физик Бруно Понтекорво, работавший в Объединенном институте ядерных исследований в Дубне, предположил, что нейтрино обладает массой

Бруно Максимович Понтекорво (1913,  Италия — 1993, Дубна) — итальянский и советский физик, в 1950 году иммигрировал в СССР, академик АН СССР.  Бруно Понтекорво признан основоположником физики нейтрино высоких энергий и нейтринной астрономии.

Для нас важный факт, что предположение о том, что нейтрино обладает массой было впервые высказано в нашей стране.

Руководитель Лаборатории космических исследований УлГУ рассказал  эпизод, удививший в своё время Бруно Понтекорво. Приводится по воспоминаниям, без указания источника.

Бруно Понтекорво пришлось, как и всем сотрудникам Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна), принять участие в ежегодной помощи колхозам в уборке картофеля (вот истинное равенство при социализме!).

В процессе работы тракторист спросил знаменитого физика, а чем они занимаются в институте ядерных исследований. Понтекорво честно ответил, что исследуют нейтрино. Тракторист переспросил: "Наверное, не нейтрино, а нейтрон?"

Бруно Понтекорво был потрясён: в СССР даже обычные трактористы знают о нейтронах. Ведь в 50-60-х годах ХХ столетия мало кто знал (из вненаучной среды) не только о нейтрино, но и о нейтронах. Об этом случае Бруно Понтекорво часто рассказывал, приводя, как доказательство преимущества образования в Советском Союзе.