Научные новости 23.06.01. Горячая новость! Данные Садбюри подтверждают
осцилляции солнечных нейтрино
18 июня сообщено о последних результатах по регистрации солнечных
нейтрино в эксперименте Садбюри, Канада. Данные, вместе с данными
японского эксперимента Супер-Камиоканде представляют сильное свидетельство
в пользу осцилляций солнечных нейтрино: значительная часть солнечных
электронных нейтрино по пути превращаются в нейтрино другого типа.
Загадка солнечных нейтрино жива более 30 лет: их поток примерно
вдвое ниже того, что должны давать термоядерные реакции, поддерживающие
светимость Солнца. Нейтринные осцилляции - одна из гипотез издавна
привлекавшаяся для объяснения этого парадокса.
Осцилляции - хорошо известный квантомеханический эффект, возникающий,
когда есть две частицы с разными массами, которые могут превращаться
друг в друга. Чтобы нейтрино могли осциллировать требуется ненулевая
масса нейтрино и возможность несохранения лептонного числа. Ни то
ни другое пока не подтверждено. Таким образом, открытие нейтринных
осцилляций решило бы не только загадку солнечных нейтрино, но и
многое дало бы для теории частиц. Поэтому в последнее время нейтринные
осцилляции ищут несколькими разными методами (см. статью Буткевича
в "Scientific.ru").
Установка в Садбюри - один из подземных монстров, каковыми являются
нейтринные обсерватории конца века. Расположена в шахте на глубине
двух с чем-то километров (6100 м водного эквивалента). Основной
детектор - 1000 т. сверхчистой тяжелой воды, D2O, заключенные
в сферический сосуд из акрила диаметром 12 м. Эта сфера помещена
в бочковидный резервуар со сверхчистой обычной водой высотой 34
м и диаметром 22 м. Тяжеловодная сфера просматривается 9456 фотоумножителями,
регистрирующими черенковское излучение частиц.
В эксперименте регистрировались электроны от двух каналов взаимодействия
нейтрино:
Электронное нейтрино + дейтрон -- протон + протон + электрон
и упругое рассеяние нейтрино на электроне. В первом случае (заряженный
ток) нейтрино может быть только электронным, во втором случае (нейтральный
ток) - любым.
Оказалось, что поток электронных нейтрино, дающих заряженный ток
меньше, чем поток нейтрино, дающих упругое рассеяние на электроне.
Если привлечь данные Супер-Камиоканде по упругому рассеянию, которые
имеют близкий порог и меньшую ошибку, то разница в потоке с данными
Садбюри по заряженному току составит 3 сигма (На Супер-Камиоканде
заряженный ток измеряться не может из-за того, что там обычная вода,
без дейтерия). Это вполне значимый результат. Вывод: в потоке от
Солнца присутствуют разные типы нейтрино в то время, как в Солнце
рождаются только электронные нейтрино. Т.е. электронные нейтрино
превращаются по пути в мюонные и тау нейтрино. Чтобы объясинть рассогласование
в реакции с заряженным током и рассеянием нужно предположить, что
нейтрино всех типов, электронных, мюонных и тау в потоке примерно
поровну. Это соответствует полному смешиванию (максимальный угол
смешивания) нейтрино: стартуя как электронное из-за многократных
переходов нейтрино равномерно перераспределяются между тремя разными
типами.
Данные относятся к самым жестким нейтрино борного цикла. В случае
полного смешивания, поток борных нейтрино примерно соответствует
теоретическим оценкам, и похоже, парадокс дефицита солнечных нейтрино
исчезает.
Однако, несмотря на несомненный прогресс в проблеме солнечных
нейтрино, который дают эти данные, окончательные выводы делать рано.
Во-первых, точность недостаточна для уверенных оценок. Во-вторых,
борный цикл не является основным источником солнечной энергии, нужны
оценки того, как скажутся осцилляции на нейтрино основного протонного
цикла и насколько это соответствует данным по мягким нейтрино, регистрируемым
в галлий-германиевых экспериментах. В третьих, есть альтернативное
объяснение дефицита нейтрино - переворот спина частиц в магнитном
поле.
Видимо в ближайшее время последует волна теоретических работ,
где эти вопросы будут тщательно рассмотрены.
|