Penemuan neutrino merevolusi fisika. Berkat partikel-partikel elementer yang lahir dalam proses transformasi nuklir ini, dimungkinkan untuk menjelaskan dari mana energi Matahari berasal dan berapa lama matahari tersisa untuk hidup. RIA Novosti berbicara tentang ciri-ciri neutrino matahari dan mengapa mereka harus dipelajari.
Mengapa matahari bersinar
Fisikawan telah menebak tentang keberadaan partikel elementer misterius dengan muatan nol yang dipancarkan selama peluruhan radioaktif sejak tahun 1930-an. Ilmuwan Italia Enrico Fermi menyebutnya sebagai neutron kecil - neutrino. Partikel ini (yang saat itu masih bersifat hipotesis) membantu memahami sifat luminositas Matahari.
Menurut perhitungan, setiap sentimeter persegi permukaan bumi menerima dua kalori dari Matahari per menit. Mengetahui jarak ke bintang, tidak sulit untuk menentukan luminositas: 4 * 1033 erg. Dari mana asalnya - pertanyaan ini sudah lama tidak dijawab. Jika matahari, yang sebagian besar terdiri dari hidrogen, dibakar begitu saja, ia tidak akan ada selama sepuluh ribu tahun. Mengingat volume berkurang selama pembakaran, sebaliknya Matahari harus dipanaskan oleh gaya gravitasi. Dalam kasus ini, itu akan padam dalam waktu sekitar tiga puluh juta tahun. Dan karena usianya lebih dari empat miliar tahun, maka ia memiliki sumber energi yang konstan.
Sumber seperti itu pada suhu mengerikan di dalam bintang dapat menjadi reaksi fusi helium dari dua proton yang memasuki inti hidrogen. Dalam hal ini, banyak energi panas yang dilepaskan dan satu partikel neutrino terbentuk. Berdasarkan ukurannya, Matahari bisa terbakar selama sepuluh miliar tahun sebelum akhirnya mendingin, berubah menjadi raksasa merah.
Untuk meyakinkan validitas hipotesis ini, perlu untuk mendaftarkan neutrino yang lahir di dalam Matahari. Perhitungan menunjukkan bahwa akan sulit melakukan ini, karena partikel berinteraksi sangat lemah dengan materi dan memiliki kemampuan tembus yang luar biasa. Saat dilahirkan, ia tidak bereaksi dengan apapun dan mencapai Bumi dalam delapan menit. Saat matahari bersinar, setiap sentimeter persegi kulit kita ditembus oleh sekitar seratus miliar neutrino per detik. Tapi kami tidak memperhatikan ini. Aliran partikel dengan mudah melewati planet, galaksi, gugus bintang. Ngomong-ngomong, relik neutrino yang lahir di detik-detik pertama Big Bang masih terbang di Alam Semesta.
Video promosi:
Ditangkap untuk racun, air dan logam
Terlepas dari kelembaman, neutrino terkadang masih bertabrakan dengan atom materi. Hanya ada beberapa acara seperti itu per hari. Jika Anda melindungi detektor dari foton, radiasi kosmik, radioaktivitas alami, maka hasil tabrakan dapat dicatat. Inilah sebabnya mengapa perangkap neutrino ditempatkan jauh di bawah tanah atau di terowongan pegunungan.
Metode pertama untuk mendaftarkan neutrino matahari diusulkan pada tahun 1946 oleh fisikawan Italia Bruno Pontecorvo, yang bekerja di Dubna dekat Moskow. Dia menulis reaksi sederhana dari interaksi partikel dengan atom klor, menghasilkan kelahiran argon radioaktif. Instalasi jenis ini dibangun di laboratorium bawah tanah Homestake di AS, tempat neutrino surya pertama kali direkam pada tahun 1970. Pada tahun 2002, fisikawan Raymond Davies, yang menerima hasil ini, dianugerahi Hadiah Nobel.
Vadim Kuzmin dari Institut Penelitian Nuklir, Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia, menemukan cara untuk mendeteksi aliran neutrino melalui larutan galium. Akibat tumbukan partikel dengan atom unsur ini, terbentuk radioaktif germanium. Sejak 1986, detektor berdasarkan prinsip ini telah beroperasi di Observatorium Baksan Neutrino (Kaukasus Utara) sebagai bagian dari eksperimen bersama SAGE di AS.
Setahun sebelumnya, pengamatan neutrino telah dimulai di fasilitas Kamiokande di Jepang, di mana detektornya adalah air, yang bersinar biru saat elektron dilahirkan. Inilah yang disebut radiasi Cherenkov.
Neutrino matahari hilang dan ditemukan
Ketika para ilmuwan dari berbagai negara telah mengumpulkan data tentang jumlah reaksi neutrino dengan materi, ternyata mereka dua hingga tiga kali lebih sedikit daripada yang dikemukakan teori. Masalah defisiensi neutrino muncul. Untuk mengatasinya, diusulkan untuk menurunkan suhu Matahari dan umumnya mengubah gagasan tentangnya. Butuh tiga dekade untuk menemukan jawabannya, dan alih-alih menemukan model baru bintang kita, fisikawan menciptakan teori baru neutrino.
Ternyata dalam perjalanan dari bintang ke bumi, partikel-partikel tersebut mampu bereinkarnasi dalam berbagai modifikasinya. Fenomena ini disebut osilasi neutrino. Pada 2015, Hadiah Nobel dianugerahkan atas konfirmasinya, dan eksperimen di Observatorium Baksan Neutrino memainkan peran yang menentukan. Sekarang direncanakan untuk membangun detektor universal di sana, mendaftarkan semua jenis neutrino dan antineutrino dari semua sumber: Matahari, pusat galaksi, dari inti bumi.
Jika awalnya fisikawan mempelajari neutrino untuk lebih memahami Matahari dan fusi termonuklir yang terjadi di dalamnya, sekarang partikel fundamental ini telah menarik minat para ilmuwan. Diketahui bahwa massa neutrino sangat kecil, tetapi belum dapat dihitung secara pasti. Dan ini penting untuk memahami sifat dari massa tersembunyi Semesta. Keberadaan neutrino steril juga diduga, berinteraksi dengan materi hanya melalui gravitasi. Para astronom memiliki harapan tinggi untuk fisika neutrino, karena memungkinkan mereka untuk melihat ke dalam perut bintang dan lubang hitam, untuk mempelajari tentang asal usul ruang angkasa. Rahasia neutrino terus dipahami di banyak observatorium di dunia, termasuk yang terletak di perairan Danau Baikal dan di gletser Antartika.
Tatiana Pichugina
