Физики увидели эффект рассеяния нейтрино на ядре атома - Гранит науки - 2017-08-09

В международном эксперименте с российским участием удалось наблюдать соударение нейтрино с атомным ядром, предсказанное теоретической физикой больше 40 лет назад

Здравствуйте, у микрофона Марина Аствацатурян! В работе, которая опубликована в Science, примечательно то, что физики увидели эффект рассеяния нейтрино на ядре атома не с помощью детектора с тысячами тонн вещества, а в малогабаритном устройстве размером с огнетушитель. Это достижение прокладывает путь к созданию портативных детекторов нейтрино для мониторинга ядерных реакторов или, к примеру, улавливания нейтрино, образующихся при производстве плутония, отмечает портал Science. «Это и в самом деле поразительно, что предсказанное мною 43 года назад, реализовалось в эксперименте», сказал изданию Даниэль Фридман (Daniel Freedman), ныне почетный профессор Массачусетского технологического института, теоретически описавший в 1974 году эффект под названием «Когерентное упругое рассеяние нейтрино на ядрах». Нынешнее наблюдение не изменит представлений о ядрах или нейтрино, говорит эксперт Science Натали Ро (Natalie Roe), экспериментатор из Национальной лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory) в Калифорнии, однако авторы, по ее словам, продемонстрировали «высший пилотаж», отловив столь слабый сигнал. Из-за ничтожной массы, отсутствия электрического заряда и очень слабого взаимодействия с веществом нейтрино называют частицами-призраками. Они бывают трех типов – электронные, мюонные и тау, и взаимодействуют они с атомным ядром по-разному. Какими бы ни были эти взаимодействия, они чрезвычайно редки, но это единственная возможность уловить нейтрино.

Для того чтобы зарегистрировать несколько частиц из триллионов электронных нейтрино, которые по пути от Солнца проходят через каждый квадратный метр поверхности Земли каждую секунду, физики создают детекторы в тысячи тонн, увеличивая таким образом число атомов, с которыми нейтрино могут столкнуться. И как правило, вероятность взаимодействия с нейтрино возрастает с увеличением числа протонов и нейтронов ядра. Но Фридман понял, что здесь должно быть исключение из правила, потому что, подобно любой квантовой частице, нейтрино обладает волновыми свойствами, и длина волны частицы становится короче с возрастанием ее энергии. Если энергия нейтрино высока, то повышается вероятность его взаимодействия с единичным протоном или нейтроном. Но при низкой энергии нейтрино длина его волны сопоставима с размером ядра, и частица будет взаимодействовать со всеми протонами и нейтронами. Следовательно, вероятность рассеяния на ядрах при низкой энергии неуловимой частицы должна быть выше. Эта идея была экспериментально проверена в Национальной лаборатории Оук-Ридж в Теннеси (Oak Ridge National Laboratory), среди авторов открытия ученые из МИФИ, ФизТеха и Института теоретической и экспериментальной физики в Москве. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества «Поиск».