Экспериментальная ядерная физика - Мухин К.Н.
ISBN 5-283-04076-3
Скачать (прямая ссылка):
Для объяснения этого расхождения была уточнена модель Солнца (учет поглощения межзвездной материи поверхностью Солнца, учет возможного несоответствия температуры в центре Солнца и на поверхности и др.). Однако после всех поправок осталось расхождение в 3 раза, которое кажется настолько большим, что для его объяснения даже была выдвинута гипотеза о нетермоядерной природе солнечной энергии.
Чтобы проверить правильность полученного результата о количестве солнечных нейтрино, в ближайшие годы в СССР будет повторен хлор-аргоновый эксперимент с большим детектором (3200 т С2С14). Кроме того, предполагается провести эксперимент по регистрации нейтрино от процесса (103.14) при помощи реакции
ve + l\Ga-*HGe + e-, (103.16)
* Если же JiAr образуется в возбужденном состоянии (что весьма вероятно из-за специфической структуры этого ядра), то порог реакции повышается до ?,"и,, = 5,8 МэВ.
§ 103. Электронные нейтрино и антинейтрино
161
которая идет от нейтрино с энергией Ev>0,23 МэВ. Для успеха опыта детектор должен содержать более 20 т галлия.
Опыты будут поставлены в подземных нейтринных лабораториях, размещенных под горой Андырчи в Баксанском ущелье (Северный Кавказ) в туннеле длиной около 4 км. Глубина размещения лаборатории в конце туннеля — около 5 км водяного эквивалента. Помимо естественной защиты горным массивом лаборатории защищены изнутри слоями из специального низкоактивного бетона, плексигласа, меди, вольфрама, что позволяет уменьшить внешний фон до значения внутреннего фона детектора.
Кроме проведения хлор-аргонового и галлий-германиевого экспериментов с солнечными нейтрино лаборатории будут также использованы для изучения космических мюонов и нейтрино, галактических нейтрино из коллапсирующих звезд и других источников, поиска очень редких событий типа двойного р-распада, распада протона и др.
В настоящее время (1989 г.) в одном из помещений лаборатории проводятся исследования по поиску 2 Р-распада (см. § 103, п. 2) в обогащенных изотопах 100Мо, 15"Nd и 136Хе, а в другом сооружается Ga — Ge-детектор на базе 60 т галлия.
Если опыты с галлиевым детектором и новые эксперименты с О — Аг-детектором подтвердят старые результаты, то это будет означать, что на Землю действительно приходит в 3 раза меньше нейтрино, чем требуется по общепринятой модели Солнца. Такое «пропадание» по дороге до Земли 2/3 нейтрино, образовавшихся на Солнце, можно будет интерпретировать как подтверждение гипотезы Б. М. Понтекорво (1957 г.) о нейтринных осцилляциях.
Известно, что кроме электронного нейтрино существует еще мюонное нейтрино (см. § 105) и, по-видимому, т-нейтрино (см. § 107). Если масса нейтрино не равна нулю и нарушаются законы сохранения лептонных зарядов, то согласно гипотезе Б.М.Понтекорво* может существовать процесс взаимного перехода нейтрино одного вида^в другой (Ve-^v,,, ve->vt и т. п.) подобно осцилляциям в (К0 — J?°)-nponecce, идущем с нарушением закона сохранения странности (см. § 118). При максимально возможном проявлении эффекта нейтринных осцилляции электронные нейтрино, возникшие на Солнце, прилетят на Землю в виде трех различных видов нейтрино (ve, v,, и vT), два из которых не могут быть зарегистрированы ни хлорным, ни галлиевым детектором.
* Понтекорво Б. М.//ЖЭТФ. 1958. Т. 34. С. 247; Беленький С. М., Понтекорво Б. М.//Успехи физ. наук. 1977. Т. 123. Вып. 2. С. 181 — 215.
162
Глава XVIII. Пептоны
Кроме возможности решения проблемы «недостачи» солнечных нейтрино изучение нейтринных осцилляции очень важно еще и потому, что их обнаружение даст подтверждение отличия массы нейтрино от нуля, независимое от опыта с р-распадом трития (см. § 18, п. 6) и результатов поиска безнейтринного двойного Р-распада (см. § 103, п. 2). В связи с этим рассмотрим вопрос о нейтринных осцилляциях подробнее, ограничившись для простоты рассуждений случаем взаимных переходов между двумя типами нейтрино: ve и vM.
5. НЕЙТРИННЫЕ ОСЦИЛЛЯЦИИ
Предположим, что наряду с обычным слабым взаимодействием, которое сохраняет лептонные заряды Le и L^, существует еще более слабое добавочное взаимодействие, нарушающее эти законы сохранения, и что нейтрино обладают собственными значениями массы. Тогда нетрудно показать, что_ ve и v„ могут переходить друг в друга подобно К°-и А^-мезонам (см. § 118).
Представим волновые функции физических нейтрино ve и V,, в виде линейных ортогональных комбинаций из двух других вспомогательных волновых функций, изображающих нейтрино Vj и v2 с определенными отличными от нуля и различными массами ту и т2:
Здесь 6 — так называемый угол смешивания, величина которого определяет пропорцию «содержания» vx и v2 в составе vf и уц. При 0 = 45° смешивание максимально, и формулы (103.17) совпадают с формулами (118.12), рассмотренными в разделе об осцилляциях (К° — .К0)-мезонов (100%-ное нарушение законов сохранения лептонных зарядов Le и LM).
При 9 = 0° смешивание отсутствует, что соответствует строгому сохранению лептонных зарядов. Заметим, что использованная форма введения угла смешивания автоматически обеспечивает нормировку волновых функций (поскольку sin2G + cos26 = l).
