За что дали «нобелевку» по физике в этом году: нейтринные осцилляции

6 801 просмотр
Об авторе

Следы нейтрино

Во вторник Нобелевский комитет объявил двух ученых, Такааки Каджита из Японии и Артура Макдональда из Канады, лауреатами Нобелевской премии по физике за их эксперименты с обнаружением нейтрино. Каджита и Макдональд руководили двумя группами (в обсерваториях на противоположных концах планеты) в поиске неуловимых частиц нейтрино и решении старой проблемы в физике частиц.

Макдональд, профессор Королевского университета в Кингстоне, сказал, что получить Нобелевскую премию было «очень непросто». «К счастью, — добавил он, — у меня есть много коллег, которые разделят этот приз со мной. Они проделали огромное количество работы, чтобы выполнить эти измерения».

Каджита, профессор Токийского университета, сказал, что получить приз «было своего рода невероятно». «Я думаю, важность в том, что — и это точно — за пределами Стандартной модели имеется физика», — добавил он.

Что такое нейтрино?

Нейтрино — это небольшие элементарные частицы, которые образуются внутри ядерных реакций, вроде реакций синтеза внутри Солнца или реакций деления на наших атомных электростанциях. Эти частицы независимы от гравитации или электромагнетизма, что делает их «слабо взаимодействующими» частицами. Несмотря на то, что ежесекундно Солнце испускает триллионы нейтрино, миллиарды из которых достигают Земли, почти все проходят через планету, ничего не задевая.

Детектор

Поскольку нейтрино проходят почти через все, обнаружить их довольно сложно. Глубоко под землей построены гигантские детекторы частиц, которые смогут избегать помех от космических лучей, образующихся в атмосфере. Эти детекторы состоят из нескольких больших резервуаров воды, датчики которых постоянно ждут хотя бы одного взаимодействия с нейтрино. Есть надежда, что из миллиардов нейтрино, которые проходят через водяные резевруары, хотя бы парочка столкнется с ядром атома воды и произведет достаточно радиации, чтобы ее мог уловить датчик.

Проблема солнечных нейтрино

Нейтрино бывают трех видов: электронное, мюонное и тау-нейтрино. Электронные нейтрино наиболее распространены, они производятся в центре Солнца. Поскольку мы знаем степень реакций синтеза Солнца, мы можем оценить количество электронных нейтрино, которое Солнца производит ежесекундно.

Но когда мы сравниваем эту оценку с нашими нейтринными измерениями на Земле, мы заходим в тупик. Число солнечных нейтрино, обнаруженных на Земле, в три раза меньше того, что должно быть, и долгое время ученые были в недоумении.

Возможный ответ появился в конце 90-х годов, когда несколько ученых предположили, что проблемы вытекает из нейтринных осцилляций, процесса, в ходе которого один тип нейтрино вроде электронного спонтанно трансформируется в другой тип, мюонное или тау. Наши детекторы солнечных нейтрино на Земле настроены только на обнаружение электронных нейтрино, поэтому если две трети солнечных нейтрино преобразуются по дороге к нам, мы будем обнаруживать лишь небольшую их часть.

В 1998 году команда под руководством Каджита на детекторе Супер-Камиоканде получила первые конкретные доказательства осцилляций нейтрино. Ученые измерили количество мюонных нейтрино, образующихся в атмосфере, как над детектором, так и приходящим с противоположного конца Земли. Группа обнаружила, что детектор ловит значительно меньше нейтрино, проходящих через Землю, через тысячи километров от него, чем тех, что появляются над ним. Это показывает, что по пути множество мюонных нейтрино исчезают, и лучшим объяснением будет осцилляция нейтрино.

Заключительное доказательство пришло из нейтринной обсерватории Садбери, где работал Макдональд, которая была первым детектором солнечных нейтрино, способным обнаруживать мюонные и тау-нейтрино, в дополнение к электронным нейтрино. Команда Садбери быстро обнаружила доказательства существования двух других типов, подтвердив, что нейтрино от Солнца действительно трансформируются по дороге сюда.

Короче говоря, этот результат укрепил идею нейтринных осцилляций в физическом сообществе.

Нобелевская премия этого года довела общее число физиков-лауреатов до 201. В понедельник Нобелевский комитет объявил о присуждении Нобелевской премии в области физиологии или медицины Уильяму Кэмпбеллу и Сатоши Омура за их работу над лекарствами для борьбы с паразитами.

За что дали «нобелевку» по физике в этом году: нейтринные осцилляции

Приложение
Hi-News.ru

Новости высоких технологий в приложении для iOS и Android.

16 комментариев

  1. Аноним

    "столкнется с ядром атома воды "???? Вы это серьёзно? Атом воды? Какой из? Их там три штуки? Может с молекулой воды, вы хотели сказать? (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

    • Илья Хель

      У молекулы нет ядра, у атома. С любым, водород/кислород.

      • vinstlow

        Не с любым, а с атомом водорода, так как его ядро состоит лишь из одного протона (без нейтронов), что эссенциально, так как осцилляции в ядре в следствии столкновения с нейтрино можно зарегистрировать только в этом случае, многопротонное ядро это не позволяет.

  2. PROFX520

    Как можно говорить о каких-либо превращениях, если саму частицу нейтрино еще никто непосредственно не обнаружил, как, к примеру, протон или электрон.

    • Mr. Clever

      То есть ты отрицаешь существование электрона и протона я правильно понимаю? Школу то закончил уже что бы на такие материи разглагольствовать?

      • CSKA

        Судя по тому как ты частенько говоришь на других "школьник" или спрашиваешь: "а школу то закончил?", то создается впечатление, что скорее школьник ты. Хотя нет школьник это хорошо. Ты школота. Да еще и пустослов. Н да уж. Опустил ты сам себя...

      • PROFX520

        Возможно я не правильно выразился. Электроны и протоны, разумеется существуют и в экспериментах они себя явно проявляют, а в случае с нейтрино, регистрируют не сами частицы, а только реакции в которых, как считается, участвуют нейтрино.

    • Alexx

      Ты нейтрино в руках подержать хочешь, или что?

  3. Garik_Ginger

    Ой не могу, ой ЛоЛ. Каджит и Макдональд)))

  4. botancik

    201 - огласите пожалуйста весь список (отправлено из Android приложения Hi-News.ru)

  5. Vladimir Gorunovich

    Нейтринные осцилляции противоречат законам физики - боле подробно в статье из серии Заблуждения в физике (http://vladimir-gorunovich.narod.ru/index/zabluzhdenija_v_fizike_nejtrinnye_oscilljacii/0-14). или "Электронное нейтрино". Нас в очередной раз РАЗВОДЯТ.

    • richardfeynman

      Лучше было бы назвать статью, "умник Вова Горунович против всех", или "почему мне не дали Нобелевскую премию?" (отправлено из приложения Hi-News.ru)

    • CSKA

      Еще один... Ты случайно николая михайлова не знаешь. Так сказать, своего Ллойда Кристмаса

  6. Vladimir Gorunovich

    Мой ответ лицам с чрезмерно богатым воображением. Если бы я надеялся получить Нобелевскую премию по физике или премию господина Мильнера - я бы никогда не стал их критиковать. Критика (даже правильная) того, кто дает деньги - самая надежная гарантия того, что тебя пропустят. Так что ошибки Нобелевского комитета я буду выводить на всеобщее обсуждение. Прекратят ошибаться - исчезнет предмет для критики. Господин Мильнер уже понял, что такое физика и физики, после своих нескольких ошибочных решений.
    Мое мнение: в экспериментах увидели одно, а пытаются выдать за совсем другое - за математическую СКАЗКУ. Надо разбираться: а что было на самом деле.

    • richardfeynman

      Хотите, поспорим с вами на сто баксов?
      Если ваша теория верна (а в этом вы убеждены), и вы докажете это, выйдя с этим заявлением в медиа, мне придётся признать поражение.
      Ну а если нет ... (отправлено из iOS приложения Hi-News.ru)

  7. Vladimir Gorunovich

    Маленькое дополнение. Я копнул эти эксперименты, за которые дали Нобель и нашел много интересного, "незамеченного" (или пропущенного) сказочниками от науки. Но это все я расскажу на своем сайте в продолжении статьи "Заблуждения в физике: Нейтринные осцилляции" и покажу где и как нас дурачат.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.