Техника - молодёжи 1981-12, страница 19

НА ПЕРЕДНЕМ КРАЕ НАУКИ

Из теории вытекало, что нейтрино и антинейтрино имеют определенную спнральность, как об этом сказано выше, лишь в том случае, если частица эта не имеет массы покоя и, подобно частицам света — фотонам, всегда движется со скоростью света в пустоте, если частицу принципиально нельзя обогнать.

Такая стройная теория укрепила у ученых предположение о том, что нейтрино не имеют массы покоя, что ее масса покоя, как и масса покоя фотонов, равна нулю. В физике, впрочем, уже неоднократно бывало, что красивая и стройная теория опровергалась экспериментом. При этом, как правило, такая теория, однако, оказывалась хорошим первым приближением к действительности, частным случаем более общей новой теории. Именно так обстояло дело с классической механикой после создания теории относительности и квантовой механики. Но решающее слово всегда за экспериментом!

Первые попытки измерить массу покоя у электронного нейтрино и антинейтрино давно предпринимались разными учеными, в частности академиком Б. М. Понтекорво. Но никому так и не удавалось зарегистрировать массу покоя у нейтрино. Дело в том, что чувствительность измерительных приборов была еще для этого недостаточна.

Итак, предстояло либо определить массу покоя у нейтрино, либо доказать, что масса эта неотличима от нуля.

Наиболее точная измерительная аппаратура в настоящее время имеется в Институте теоретической и экспериментальной физики в Москве. Именно группа сотрудников этого института опубликовала результаты экспериментов, произведенных на новом масс-спектромет-ре, изобретенном и построенном здесь. Авторы этой экспериментальной работы В. А. Любимов, Е. Г. Новиков, В. 3. Нозик, Е. Ф. Третьяков, В. С. Козик сообщили, что по результатам проведенных измерений масса покоя электронного антинейтрино лежит в пределах от 16 до 46 эв. В граммах это соответствует интервалу между 3 -10—³² и 9. 10—³² г, что означает — электронные нейтрино и антинейтрино примерно в 11 тыс. илн в 32 тыс. раэ легче электрона. Сейчас эти эксперименты стараются повторить во многих лабораториях как в нашей стране, так и за рубежом. Физики всего мира с нетерпением ждут подтверждения этих опытов.

Современная физическая, теория гораздо богаче теории 50-х годов нашего века: физики-теоретики многому научились за последние десятилетия. Развитие теории двигали вперед как результаты эксперимен

тов (в частности, открытие все новых и новых элементарных частиц), так и новые теоретические и математические идеи. От принципа «Все недоказанное не существует» физики перешли к другому, прямо противоположному 7— «Существует все, что не опровергнуто!».

Я не имею права говорить от имени всех или даже большинства физиков-теоретиков. Единственное, что я могу утверждать: открытие массы покоя у нейтрино не встречает сегодня резко отрицательной реакции теоретиков.

Если подтвердится, что масса по коя нейтрино и антинейтрино (электронного, мюонного и тау-нейтрино) не равна нулю и в сумме масса покоя всех этих «сортов» нейтрино окажется больше 20—60 эв, то должны будут коренным образом измениться взгляды ученых на картину мира, на космологию, на прошлое и будущее нашей вселенной!

Дело в том, что в этом случае нейтрино, если можно так выразиться, окажется главной элементарной частицей во вселенной, так как именно в них будет сосредоточено от 90 до 99% массы всей нашей вселенной! В каждом кубическом сантиметре пространства их насчитывается около 500 штук (по сумме частиц и античастиц всех видов). Концентрация электронов, протонов и нейтронов во вселенной всего одна частица на десять миллионов кубических сантиметров пространства. До тех пор, пока считалось, что масса покоя нейтрино равна нулю, теоретики могли пренебрегать плотностью массы нейтрино во вселенной, как и плотностью массы фотонов. (Тепловая энергия нейтрино, как и у фотонов, в среднем около 0,001 эв, то есть чрезвычайно мала.) Но если нейтрино имеют массу покоя, то пренебрегать их суммарной массой уже нельзя.

Как известно, еще в 1922 году советский ученый А. А. Фридман, решив уравнения общей теории относительности, показал, что вселенная наша не может быть стационарной: она обязательно должна либо расширяться, либо сжиматься. Впоследствии астрономические наблюдения показали, что наша вселенная расширяется: все галактики и скопления галактик удаляются друг от друга, причем с тем большей скоростью, чем больше рас стояние между ними. Значит, в далеком прошлом, примерно 15—-20 млрд. лет назад, когда расширение только только начиналось с так называемого «большого взрыва», вселенная наша была совсем непохожа на современную.

Будет ли наша вселенная всегда только расширяться, или на каком-то этапе ее развития расширение

остановится и сменится сжатием? Ответ на этот вопрос зависит от подсчета плотности массы всей материи во вселенной. Такие подсчеты ранее приводили к выводу, что расширение будет продолжаться вечно. Но ведь тогда подсчет полной плотности массы делался на основе суммирования масс, заключенных лишь в звездах, планетах, межзвездной пыли да незначительной добавки в виде массы движения, сосредоточенной в электромагнитном излучении (фотонах) и нейтрино. Если же учесть массу покоя нейтрино (а это, как мы уже говорили, по-вндимому, основная часть массы в нашей вселенной), то оказывается, что расширение через несколько десятков миллиардов лет должно смениться сжатием! Не исключено, что вселенная наша все время пульсирует, работает, так сказать, в колебательном режиме с этим огромным периодом.

Предсказания, касающиеся такого отдаленного будущего, разумеется, не поддаются непосредственной проверке экспериментом. Вот почему особенно интересны и ценны новые идеи, касающиеся далекого прошлого нашей вселенной, которые можно проверить астрономическими наблюдениями. Вся сумма астрономических данных объясняется гораздо лучше, если масса покоя нейтрино отлична от нуля.

Мне представляется, что без массы покоя у нейтрино сегодня очень трудно объяснить многие важные наблюдаемые астрономические данные и в особенности строение современной нам вселенной. Конечно, это не значит, что на основании одних только на людаемых астрономических данных и теоретических рассуждений о них можно утверждать, что масса покоя у нейтрино не равна нулю. Необходимо, чтобы это было доказано физиками-экспериментаторами в лабораторных опытах и чтобы было установлено, чему равна масса покоя каждого из «сортов» нейтрино.

Новое выдающееся открытие советских физиков-экспериментаторов наряду с разрешением некоторых ранее необъясненных теорией астрономических парадоксов уже преподнесло и, вероятно, еще преподнесет в будущем немало сюрпризов физикам-теоретикам. Это открытие уже поставило много новых вопросов перед фундаментальными теориями современной науки — теориями как микромира, так и мегамира.

В развитии науки замечательно сочетается сохранение незы лемых ее достижений, таких, как общая картина горячей расширяющейся вселенной и открытие новых гори зонтов, обогащающих наше понимание Природы.

2 «Техника — молодежи» № 12