Техника - молодёжи 1963-06, страница 20

НЕЙТРИНО И ТАЙНЫ МИРОЗДАНИЯ

9

1. НЕВИДИМКА ОБРЕТАЕТ ПАРТНЕРА

Г. МЯКИШ», доцент МГУ

В стритом я неугомонном мире влемевтарных частиц есть обитательница, которая обладает, пожалуй, наиболее зв-мечательными свойствами. Необычным путем вошла она в науку, удивительными оказались ее свойства, н не исключено, что именно с ней связаны самые глубокие тайиы природы. Эту частицу пришлось «изобрести», чтобы не рухнул фундамент. на котором покоится здание фнзнки. Четверть века вела она призрачное существование на страницах научных журналов и кинг. Совершенно необходимая для объяснения многих легко наблюдаемых превращений влементарных частиц, она сама длительное иремя оставалась неуловимой. Лишь в 1956 году она былв открыта експернмеятальяо, хотя ее ими впервые замелькало в печати чуть лн не 30 лет назад. «Нейтрино», что означает «иейтрончнк», — так нвзвал ее великий итальянец Энрико Ферми.

И вот летом 1962 года выяснилось, что нейтрино не одинок. Их стало двое. А если учесть, что каждой частице соответствует двойник-античастица, то «крестников» Фермя целых четыре: два нейтрино и два антинейтрино.

Большое оживление вызвало открытие иейтроиа.

И странное дело: еслн измерить анергию нейтрона до распада н сравнить ее с той анергией, которую получают протон н лектрои, рожденные нейтроном, то обнаружится неувязка. Энергия нейтрона всегда больше суммарной ввергни рожденных нм частиц. Неужели часть внергнн бесследно исчезает)

Тогда немецкий фнвяк Паули спросил себя: а что, еслн вместе с протоном и влектроном при распаде нейтрона рождается какая-то чвстяца-«невидимка», которая уноснт с собой недостающую анергию? Частица невндимв потому, что она не несет влектрического заряда и не имеет массы покоя. Значит, она ие способна отрывать влектроны у атома, расщеплять ядра я ие может приводить к контролируемым аффектам. по которым мы обычно суднм о появлении частицы.

Конечно, нелепо утверждать, будто чвстнца, квкой бы удивительной она ян ла вообще ни с чем не взаимодействует. Иначе введение нейтрино в физику означало бы завуалированный отказ от 1 акона сохранения ввергни. Выходило бы, что анергия теряется вместе с нейтрино безвозвратно н навсегда. Вот почему Паули предположил: оно-де просто очень слабо взаимодействует с веществом н потому может пройти сквозь большую толщу материала, ие обнаружив себя.

Ферми узаконил существование своего «крестника», введя нейтрино со всеми его необычными особенностями в рамкн существующей квантовой теории. Давно известный бета-распад радиоактивных ядер был объяснен нм как превращение одного на нейтронов ядра в протон с испусканием алектрона и нейтрино.

Масса покоя нейтрино ок залась равной нулю, как н у фотов». За етимн словами кроется простой смысл: покоящихся нейтрино нет. Не успев появиться на свет, они уже несутся со скоростью света! Подсчитали, как взаимодействует нейтрино с веществом в слое определенной толщины. Увы, результаты оказались далеко не утешительными. Земной шар для нейтрино более «прозрачен», чем самое лучшее оптическое стекло для света. Да что там какая-то плвнета! Разве что всю нашу звездную систему спрессовать в сплошной диск, тогда.

Рис. В. ИВАНОВА

пожалуй, нейтрино в нем застрянет. И тем не менее нейтрино было-таки обнаружено на Земле!

Разумеется, роль нейтрино не сводится только к объяснению распада нейтрона. Превращение многих других елемеи-тарных частиц также «нарушает» законы сохранения. Например, распад пионов (пк-мевонов). Прн распаде пионов получается новая заряженная частица мю-мезон (мюои). Положительный пион дает положительный мюои (мю-ллюс-мевон), отрицательный — мю минус-мезон Распад можно наблюдать в камере Вильсоне. Отчетливо видны пути ме нов Больше никаких следов обнаружить не удается. Однако если подсчитать баланс внергнн н других сохраняющихся механических величин, то обнаружится такая же неувязка, как н прн распаде нейтрона. Энергия явно куда-то «исчезает». Ученые предположили, что одновременно с мюоном испускается другая частица. Тщательный анализ показал, что вта частица — опять-таки нейтрино! Нейтрино влектронное (возникающее вместе

Электроны могут вращаться как по часовой стрелке, так и против нее (поступательное движение обозначено прямыми стрелками). Нейтрино же «закручено» всегда против часовой стрелки Поэтому его зеркальным изображением будет не нейтрино, а образующее правый винт антинейтрино.

с влектроном прн распаде нейтрона) н нейтрино мюонное (возникающее вместе с мюоном при распаде пиона) было решено считать тождес еиными

До сих пор шла речь о таких свойствах нейтрино, которые, кроме колоссальной проникаю ей способности, не являются чем-то совершенно необычным. Зато свойство, о котором сейчвс пойдет речь, куда удивительнее.

Введение нейтрино «спасло» законы сохранения механических величин. Но оно же разрушило другой важный принцип. До 1956 года все были уверены в зеркальной симметрии природы. Зеркальное н o6pi ж же любого объекта — тоже вов-можный объект природы. Движение любого объекта, рассматриваемое в зеркале, есть также движение, pal решенное законами природы. Существует симметрия правого н левого. А вот нейтрино — единственный объект, не желающий подчиняться общему правилу. Те нейтрино, которые возникают прн распаде нейтрона н пн-мннус-мевона, подобны спирали нлн винту, причем направление их вращения образует правый винт с направлением движения.

Между тем налнцо явное нарушение зеркальной симметрии: винт с прввой нарезкой в зеркале будет квааться имеющим левую резьбу. Нейтрино же с таким направлением вращения не существует. У нейтрино нет вдосального двойника!

Правда, а природе существует частица, направление вращения которой образует левый винт с направлением движения. Во всем остальном она подобна нашей частице. Но она никогда не появляется прн распаде нейтрона н п минус-мезона. Ее рождают антинейтрон н пи-плюс-мевон — античастица пн-<мниус-мезона. Эта новая особая частица и является античастицей той, о которой мы вел« рассказ.

Таким образом, существуют нейтрино я антинейтрино, различающиеся только своей вакручениостью. Именно антинейтрино и является веркальным отражением нейтрино.

Надо сказать, что с самого начала простоты ради мы допустили некоторую неточность наделяя частицы названиями, которые вот уже несколько лет фнввкн не употребляют. Частицу. рожденную при распаде нейтроне и ■ инус-м i называют сейчас антинейтрино. Наавание нейтрино было при-

16