Як «зловили» антинейтрино

Фізики були переконані, що не тільки на Сонце і зірках, а й в атомних реакторах звільняється величезна кількість нейтрино і антинейтрино.

Американські вчені Ф. Райнес і К. Коуен ретельно продумали і в 1956 році здійснили дуже витончений експеримент. Зауважимо принагідно, що експеримент, в здійсненність якого майже ніхто не вірив, так захопив Фреда Райнеса, що він навіть перекваліфікувався з «чистих» теоретиків в «чистого» експериментатора ...

Близько потужного реактора фізики поставили прозорий бак, наповнений сцінціллятором - рідким люмінофором, в якому виникає короткий спалах світла при попаданні в нього швидкої зарядженої частинки. Шар люмінофора на внутрішніх стінках наших телевізорів, який яскраво світиться при бомбардуванні пучком швидких електронів, можна назвати твердим сцінціллятором.

За задумом Ф. Райнеса і К. Коуена, антинейтрино, що виникають при розпаді нейтронів в атомному реакторі, бомбардуючи ядра водню, що входить до складу молекул сцінціллятора, повинні були перетворювати протони ядер на нейтрони і позитрони.

Рухаючись в рідкому сцінцілляторе, позитрон зустрічається з вільним електроном і анігілює (таким складним словом називають фізики процес, що відбувається при зустрічі речовини і антиречовини, в даному випадку - двох абсолютно однакових часток, що відрізняються тільки зарядами).

В результаті цієї швидкої і останньої для обох частинок зустрічі народжуються частинки зовсім іншої природи - два гамма-кванта! Ось як дивно влаштувала для чогось Природа - в деяких випадках нащадки зовсім не схожі на своїх батьків ...

Чуйні датчики, встановлені на стінках прозорого бака, тут же повинні були зареєструвати два спалахи світла при появі двох гамма-квантів.

Але на цьому експеримент не закінчувався. А раптом ці спалахи виникли від випадково потрапили в бак космічних частинок високих енергій?

Адже крім позитрона в результаті реакції утворювався ще і нейтрон.

Як «зловили» антинейтрино

У сцінцілляторе було багато атомів кадмію, ядра яких після захоплення нейтрона теж випромінювали свої гамма-кванти - тільки трохи пізніше (через кілька мікросекунд) після спалахів, народжених при зустрічі позитрона і електрона.

Складна електроніка реєструвала атомне подія як позитивне, очікуване фізиками, якщо один за одним обов'язково проходило кілька спалахів світла, причому зі строго визначеною інтенсивністю і інтервалом між ними.

Цей цікавий експеримент описаний тут так докладно не тільки тому, що він дозволив вперше (через 26 років після теоретичного відкриття) виявити частинку-невидимку. Результати Ф. Райнеса і К. Коуена не залишали сумнівів в реальному існуванні антинейтрино. Можна було тільки дивуватися продуманості експерименту, в якому вдалося зареєструвати лише кілька випадків взаємодії антинейтрино з речовиною, хоча за той же самий час з реактора вилетіли мільярди цих частинок!

Ми прагнули також показати той досить високий рівень роботи фізиків, який існував уже в 1956 році. Як же складний, трудомісткий і ювелірно точний повинен бути експеримент, що проводиться в 80-х роках ХХ століття ...

Джерело: Марк Колтун "Світ фізики".

Поділитися c друзями

Схожі статті