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.

перейти к началу страницы