Экспериментально зарегистрированы нейтринные осцилляции

 


О необычных свойствах нейтрино, стабильных нейтральных частиц, чрезвычайно слабо взаимодействующих с веществом, заговорили в 60-х годах прошлого века, когда будущий лауреат Нобелевской премии американец Рэймонд Дэвис и его коллеги провели эксперимент по регистрации электронных нейтрино, испускаемых Солнцем. Оказалось, что зафиксированное в опыте количество частиц значительно уступает расчётному; следовательно, ошибочными были либо модели процессов в объёме Солнца, либо само понимание физики нейтрино.

Возможное решение «проблемы солнечных нейтрино» предложили советские теоретики Бруно Понтекорво и Владимир Грибов. В их модели недостаток частиц объяснялся тем, что нейтрино разных поколений (электронное, мюонное или тауонное) могут «превращаться» друг в друга: вероятность обнаружения частицы определённого сорта периодически изменяется по мере её движения.

Известно большое число возможных способов наблюдения нейтринных осцилляций, и некоторые опыты уже дали положительные результаты. Основная задача проекта OPERA — непосредственная регистрация этого явления.

В качестве источника нейтрино коллаборация OPERA использует суперпротонный синхротрон Европейской организации по ядерным исследованиям (ЦЕРН), расположенный в 730 км (по прямой, проходящей сквозь земную кору) от Лаборатории Гран-Сассо. Ускоренный в ЦЕРН пучок протонов направляется на мишень, где в момент взаимодействия рождаются пионы и каоны. Их распад проходит с образованием мюонных нейтрино, пучок которых через 2,4 мс достигает детектора OPERA, собранного из небольших отдельных блоков. Эти блоки содержат чередующиеся слои свинца и материала, покрытого ядерной эмульсией. Около 150 тыс. блоков по 8,3 кг каждый образуют огромный 1 250-тонный массив.

Сбор данных участники эксперимента начали в 2006 году, но только сейчас им удалось обнаружить в одном из блоков следы взаимодействия тау-нейтрино, отличного от исходных мюонных. Исследователи подчёркивают: в проведённых ранее опытах регистрировалось только «исчезновение» мюонных частиц, а не появление новой, тауонной. «Это, безусловно, важный шаг в развитии физики нейтрино, — поздравил своих коллег генеральный директор ЦЕРН Рольф Хойер (Rolf Heuer). — Мы с нетерпением ждём появления теорий, объясняющих полученный результат».

Ценность наблюдений нейтринных осцилляций определяется тем, что это явление возможно только при ненулевой массе нейтрино. Последнее утверждение не соответствует Стандартной модели физики частиц, что, как правильно замечает г-н Хойер, приводит к необходимости разработки уточнённых моделей.

Источник: Компьюлента