Техника - молодёжи 1961-01, страница 17

БЛИЗНЕЦЫ ИЗ МИРА ПРИЗРАКОВ

Немногие из собравшихся на заседание астрономов и физиков догадывались, о чем будут говорить докладчики. Само выражение — «нейтринная астрономия» — казалось большинству туманным. А ведь присутствовавшие прекрасно знали, что такое «нейтрино»; ни для кого из них не было секретом, что так называется одна из тридцати известных элементарных частиц — мельчайших крупиц материи.

Еще загадочнее звучит новый термин для тех, кто далек от точных естественных наук и не знаком с частицей, название которой вошло в определяющую часть термина.

«Нейтрино» долго стучалось в дверь физической науки и добивалось своего признания. Даже после того, как швейцарец Вольфганг Паули в 1931 году предсказал его существование, а знаменитый итальянский физик-антифашист Энрико Ферми два года спустя подтвердил идеи Паули (придумав заодно и звучащее по-итальянски название частицы), нейтрино в глазах физиков оставалось лишь гипотезой.

Дело в том, что его было безумно трудно обнаружить экспериментально. В электрических полях оно не отклоняется: как показывает само его название (уменьшительное от названия «нейтрон»), частица эта не имеет электрического заряда. Отсюда следствие: нейтрино очень слабо взаимодействует с другими частицами. Масса покоя частицы равна нулю, и вся масса обусловливается лишь энергией поступательного движения. Обычно нейтрино движется со скоростью, очень близкой к скорости света. Не сталкиваясь с другими частицами и не задерживаясь ими, нейтрино может пронизывать свободно, как некий призрак, совершенно фантастические толщи вещества. Нужны миллиарды солнц, поставленных друг за другом, чтобы задержать поток нейтрино.

И все же частица-призрак «пробила себе дорогу». Сейчас необычный обитатель микромира получил законный паспорт и прописан в таблице элементарных частиц.

Не так давно удалось выяснить и другие подробности, не известные ранее. Что частица имеет двойника — «антинейтрино». Что нейтрино (вместе с антипротоном и позитроном) вылетает при распаде антинейтрона. Если распадается нейтрон, то вылетают протон, электрон и антинейтрино.

Как же можно использовать в астрономии частицу, для которой все небесные тела прозрачны? Это свойство оказалось очень важным для исследования космоса.

«СОЛНЦЕ СЕЛО. ПРИСТУПАЕМ К НАБЛЮДЕНИЮ СОЛНЦА»

Тысячелетиями люди изучали небо лишь при помощи оптической астрономии, иначе говоря, световых электромагнитных волн. Потом появилась радиотелескопия — изучение вселенной с помощью улавливания радиоволн. Применяя фотографию и болометрические (тепловые) измерения, можно получить сведения о небесных телах, наблюдая ультрафиолетовое и инфракрасное излучение.

Но во всех этих способах исследований есть нечто общее: информация от небесных тел поступает с помощью фотонов, электромагнитного излучения. Зарождаются же эти виды излучений на поверхностях звезд. Волны света и радиоволны, возникающие под наружными покровами небесных тел, поглощаются в толще звездного вещества и не могут вырваться наружу, какими бы мощными они ни были. Поэтому астрономы практическим путем ничего не в состоянии узнать о мощных ядерных процессах, происходящих в звездах. Ученые вынуждены судить об этих процессах лишь с помощью теоретических моделей.

И вот возникла мысль: а нельзя ли узнать о том, что происходит в недрах звезд, изучая поток нейтрино? Ведь эти частицы рождаются при большинстве ядерных реакций и для них все вещества прозрачны. Для начала можно было бы приступить к изучению процессов в недрах Солнца. Обнаружив и проанализировав поток нейтрино, струящийся из его недр, мы, возможно, узнали бы, какие ядерные реакции происходят внутри этой самой близкой к нам звезды. Известно ведь, что разные термоядерные реакции превращения водорода в гелий дают и разные количества нейтрино.

Правда, исследованию нейтринного потока могут помешать другие излучения. Но избавиться от них нет ничего проще. Надо изучать Солнце не тогда, когда оно поднимается над горизонтом, а, наоборот, когда оно опускается за ним. Тогда все посторонниё излучения будут поглощены Землей, как фильтром, а для нейтрино планета наша прозрачнее, чем для световых лучей земная атмосфера.

Вот почему будущие «нейтринные астрономы» будут говорить что-нибудь в этом роде: «Солнце село Приступаем к наблюдению Солнца».

ЗВЕЗДЫ ПЕРЕД «РЕНТГЕНОМ»

В журнале Академии наук «Природа» (№8, I960 г.) в заметке об интереснейшем заседании в Астро-совете так были сформулированы некоторые выводы из нового открытия:

«Исследование общего фона нейтринного излучения могло бы многое разъяснить в проблеме происхождения нашего мира. Очень важно было бы при этом определить отношение количества нейтрино к количеству антинейтрино. Это единственная возможность решения вопроса о существовании галактик из антивещества и о том, равно ли количество вещества в нашей вселенной количеству антивещества.

К сожалению, разработанные сейчас методы обнаружения нейтрино и антинейтрино дают возможность заметить только очень мощные потоки этих частиц (порядка 10¹² единиц на см² в сек.)».

Ожидаемый же от Солнца поток нейтрино в тысячи раз меньше этой величины. Еще в тысячу раз меньше предполагаемый общий фон нейтрино, проникающих из космоса.

Каким же образом ученые собираются преодолеть эти трудности? Как сделать частицы зримыми?

Принципиальный путь к этому открывает изучение процессов обратного бета-распада. Известно, . что многие ядра атомов самопроизвольно распадаются, испуская электроны и антинейтрино или позитроны и нейтрино. Такой процесс можно обратить. Если конечный продукт бета-распада подвергнуть действию сильного нейтринного потока, то нейтрино, ударяясь об ядра атомов, превратят их в те неустойчивые ядра, которые были их «предками» по бета-процессу.

Антинейтрино испускается при распаде нейтрона. Стало быть, его можно обнаружить по действию на продукт этого распада — протон, то есть ядро самого простого атома водорода. Для обнаружения нейтрино применяется изотоп хлора, являющийся «потомком» одного из радиоактивных изотопов аргона. Чувствительность этих методов пока еще недостаточна для целей нейтринной астрономии. Но чисто технические усовершенствования открывают возможность многократного ее повышения.

Нейтринная астрономия в известном смысле сделает как бы «прозрачными» горячие звезды.

Нейтринная астрономия — на пороге своего практического возникновения. И скоро мы узнаем много нового о мире раскаленных звездных недр, нрдавно недоступном науке.