Запасные части для коммунальной и дорожно-строительной техники

Физмат

1982. Бисноватый-Коган Г.С., "Нейтрино во Вселенной".


Нейтрино во Вселенной.

Бисноватый-Коган Г.С.

Сборник «Прошлое и будущее Вселенной», М., «Наука», 1986, стр. 114-123.
Журнал «Природа», 1982, № 10, стр. 26-31.


        Как известно, планета Нептун была открыта сначала на бумаге и только потом была обнаружена в той области околосолнечного пространства, где согласно расчетам она должна была находиться. Это «теоретическое открытие» стало возможным потому, что астрономы и математики У. Леверье и Дж. Адамс были уверены в  справедливости закона всемирного тяготения Ньютона. Заметив отклонение в движении планеты Уран от предсказанного вычислениями, сделанными на основании этого закона, они не усомнились в правильности своих вычислений, а предположили существование другой, более далекой планеты, тяготение которой и приводит к наблюдаемым отклонениям. Эта более далекая планета получила название Нептун. Открытие нейтрино также было связано с уверенностью исследователей в справедливости фундаментальных законов физики – законов сохранения.

        Дитя законов сохранения.

        Атомные ядра, в которых сосредоточено более 99,9% массы покоя нормального вещества во Вселенной, состоят из двух частиц – нейтронов и протонов. Когда нейтроны и протоны соединены в ядре, они стабильны и могут чрезвычайно долго существовать в неизменном состоянии. Однако вне ядра эти частицы ведут себя по-разному: протон по-прежнему стабилен [1], а нейтрон живет примерно 15 мин., после чего он распадается, давая в числе продуктов распада протон и электрон.
        При изучении распада нейтрона было обнаружено одно странное явление: электроны, возникающие при распаде, имели разную энергию, не превышающую, однако, предела Ео = 0,78 МэВ. Казалось, что в каждом таком распаде выделяется разная энергия и законы сохранения находятся под угрозой. Для их спасения и была придумана в 1930 г. швейцарским физиком В. Паули нейтральная слабовзаимодействующая частица, которой итальянский физик Э. Ферми дал имя нейтрино. Паули предположил, что нейтрон распадается не на две, а на три частицы и третьей частицей как раз является нейтрино [2]. Она и уносит «недостающую» энергию, так что сумма кинетической энергии электрона и нейтрино в каждом распаде постоянна и равна Ео (кинетическая энергия протона ничтожно мала).
        Нейтрино настолько слабо взаимодействует с веществом, что оказалось очень трудным обнаружить их экспериментально. Только в 1953 г. нейтрино было зарегистрировано в потоке излучения, идущего от ядерного реактора [3].
        Проникающая способность нейтрино действительно уникальна. Если поток нейтрино, появляющихся, например, при распаде нейтронов, проходит сквозь толщу Земли, то лишь одна частица из 100 млрд. поглощается в ней, а остальные пролетают свободно. Точно так же нейтрино свободно проходят сквозь толщу звезд, например, они вылетают из центральных областей Солнца.

        Какова плотность нейтрино во Вселенной?

    Сейчас даже школьники знают, что Вселенная расширяется и ее средняя плотность уменьшается со временем. Скорость ее расширения определяют по красному смещению излучения от далеких галактик. Зная современные свойства Вселенной – среднюю плотность и скорость расширения, можно, используя космологические уравнения общей теории относительности, рассчитать прошлую историю Вселенной. Важнейшим открытием последних лет было обнаружение заполняющего Вселенную реликтового излучения [4] с температурой около 3 К.
        Расчеты показывают, что расширение началось примерно 20 млрд. лет назад. В ту далекую эпоху Вселенная представляла собой гигантскую «каплю» огромной плотности – 5*10^93 г/см3 (квантовый предел плотности вещества). Произошел, как иногда говорят, «Большой взрыв», после которого свободное расширение Вселенной продолжается до сих пор. В горячей Вселенной в начале расширения была гигантской не только плотность, но и температура, величину которой сейчас вычислить вряд ли возможно, можно лишь с уверенностью утверждать, что она была много больше 10^15 К.
        В настоящее время многие компоненты вещества, наполняющего Вселенную: гравитоны, различные сорта нейтрино, реликтовое излучение – слабо взаимодействуют с протонами, нейтронами и электронами, т.е. с тем типом вещества, которое принято называть нормальным. Однако чем дальше назад во времени, теп плотнее была Вселенная и тем менее свободными были в ней нейтрино и излучение. В самой же начальной «горячей капле» плотность и температура были настолько велики, что все частицы, в том числе и слабовзаимодействующие, такие, как нейтрино и гравитоны, находились в полном термодинамическом равновесии и их свойства полностью определялись плотностью и температурой материи в ту далекую эпоху.
        Действительно, если вести отсчет времени от начала расширения Вселенной, то согласно расчетам нейтрино становятся свободными начиная с момента t около 0,1 с от начала расширения. Электромагнитное излучение «освобождается» гораздо позже, при t около 200000 лет после начала расширения. В момент времени t около 0,1 с температуры излучения и нейтрино были одинаковы, но в дальнейшем температура излучения уменьшалась медленнее, чем температура нейтрино. Так, если при t < 0,1 с концентрация нейтрино одного сорта в равновесии составляла примерно 7/8 от концентрации фотонов, то к настоящему моменту эта концентрация уменьшилась несколько сильнее концентрации фотонов и составляет примерно 7/22 от последней.
        Таким образом, зная из эксперимента свойства реликтового излучения, мы можем с помощью несложного пересчета найти параметры космологических (т.е. реликтовых) нейтрино. Для равновесного реликтового излучения с Т = 3 К концентрация фотонов n = 500 1/см3, а суммарная концентрация нейтрино и антинейтрино каждого сорта примерно в 22/7 раз меньше, т.е. равна примерно 150 нейтрино/см3.
        В современную эпоху во Вселенной имеются и другие нейтрино, образовавшиеся в результате ядерных реакций в звездах, главным образом при взрывах сверхновых. Их средняя энергия составляет 10-20 МэВ, т.е. более чем на 10 порядков превышает энергию космологических безмассовых нейтрино. Концентрация таких «энергичных» нейтрино такова, что ныне их суммарная плотность примерно на порядок может превышать плотность реликтового излучения и безмассовых космологических нейтрино.

        Можно ли остановить нейтрино?

        Согласно знаменитой формуле Эйнштейна, энергия тела равна его массе, умноженной на квадрат скорости света: Е = МС^2. Масса входящая в эту формулу, не есть постоянная величина, однозначно связанная с телом или с элементарной частицей, - она растет с ростом скорости движения тела V по закону М = Мо/(1 – (V/С)^2)^0,5. Очевидно, частица с ненулевой массой покоя не может двигаться со скоростью, равной скорости света, - ведь тогда ее масса и энергия станут бесконечными. Чем меньше масса покоя, тем ближе скорость частицы к скорости света (при определенной энергии Е или полной массе М). При фиксированных Е или М скорость частицы стремится к скорости света, если масса покоя стремится к нулю. Частицы, у которых Мо = 0, могут существовать (иметь конечную энергию) только в случае, если они движутся точно со скоростью света. Такие частицы не могут находиться в покое.
        До сих пор считалось, что только кванты электромагнитной энергии – фотоны – имеют нулевую массу покоя (во всяком случае, Мфо < 10^-14 эВ), а их скорость = С. Не была обнаружена масса покоя и у нейтрино, однако верхний предел на ее величину был не столь низким, как у фотона: так, для электронного нейтрино Мно < 50 эВ, а для мюонного верхний предел еще выше.
        В начале 1980 г. появились сообщения об экспериментах, проводимых в Институте теоретической и экспериментальной физики, в которых, как утверждалось, была обнаружена конечная масса покоя нейтрино [5]. В этих экспериментах исследовался спектр электронов, возникающих при бета–распаде ядер трития – тяжелого водорода, в состав которого наряду с протоном входят два нейтрона. При бета–распаде трития один нейтрон в ядре превращается в протон и в результате образуется ядро Не(3) (два протона и нейтрон). При этом, так же как и при распаде нейтрона, вылетают электрон и электронное антинейтрино. Однако в отличие от свободного нейтрона при распаде ядра трития выделяется существенно меньшая энергия – всего 18 кэВ. При таких энергиях гораздо легче измерять энергетический спектр электронов, причем измерения спектра особенно важны вблизи максимума энергии Ее = Ео, так как именно эта область дает информацию о массе покоя нейтрино (см. рисунок).

























        Если масса покоя нейтрино равнялась нулю, то функция f(Ее) – спектр электронов – плавно обращалась бы в нуль при Е = Ео. Если же у нейтрино имеется масса покоя, то энергия вылетевших электронов не может быть больше, чем Е1 = Ео – МноС^2, причем при энергии Е = Е1  функция f(Е) должна довольно резко обращаться в нуль (см. рисунок).
        Измерение формы спектра электронов от распада трития вблизи Ео – очень кропотливое занятие, поэтому эксперименты ведутся уже в течение многих лет. До сих пор удавалось определить только верхний предел массы покоя нейтрино, но вот в марте 1980 г. появилась публикация, в которой была указана конкретная величина: Мно = 30 эВ. По оценке авторов, это значение с вероятностью 99% заключено в пределах от 14 до 46 эВ, т.е. примерно в 20 тыс. раз меньше массы покоя электрона.
        Обнаружение конечной массы покоя у нейтрино (если данные подтвердятся) можно будет отнести к числу самых фундаментальных открытий последних лет. Однако уверенности в абсолютной достоверности этого результата пока нет. Ввиду сложности проводимых экспериментов и наличия большого количества трудноучитываемых факторов при анализе и интерпретации результатов понадобится, по-видимому, еще несколько лет для окончательного установления истины.
        И все же, несмотря на предварительный характер этих сообщений, последствия существования ненулевой массы покоя нейтрино для физики, и особенно для космологии, столь грандиозны, что уже сейчас они интенсивно исследуются.

        Маленькие хозяева Вселенной.

        Главное следствие наличия массы покоя нейтрино для космологии состоит в том, что при Мно = 30 эВ в нейтрино должно быть сосредоточено около 97% массы Вселенной. В этом очень легко убедиться, сделав несложный подсчет. Как отмечалось выше, в современную эпоху концентрация нейтрино во Вселенной равна примерно 150 частиц/см3. Это значение получено на основе рассмотрения самых ранних стадий расширения Вселенной; оно не зависит от массы покоя нейтрино, так как в то время эта масса не играла роли. Если масса одного нейтрино равна 30 эВ (5*10^-32 г), то плотность вещества, сосредоточенного в нейтрино, составляет примерно 10^-29 г/см3. Если два других сорта нейтрино имеют близкую массу покоя, то эту  плотность придется увеличить еще в 3 раза. Однако ввиду неопределенности в величине экспериментального значения массы покоя нейтрино мы остановимся на плотности 10^-29 г/см3.
        Такое значение плотности замечательно в одном отношении: где-то вблизи него проходит рубеж, отделяющий «открытую», бесконечную и вечно расширяющуюся Вселенную от «закрытой», в которой расширение в будущем должно смениться сжатием. Такая Вселенная конечна, и ее существование состоит, по-видимому, из конечных по времени циклов в десятки или сотни миллиардов лет каждый. Было бы приятно, если бы Вселенная оказалась «плоской», т.е. имела бы плотность, в точности равную критической плотности, отделяющей «закрытую» Вселенную от «открытой» (при этом она бесконечна, так же как и открытая Вселенная). Это сильно облегчило бы жизнь теоретикам-космологам, так как все расчеты для «плоской» Вселенной проводить гораздо проще.
        В большинстве своем астрономы-наблюдатели принимают для плотности нормального вещества во Вселенной значение Рв = 3*10^-31 г/см3, откуда ясно, что нейтрино с ненулевой массой покоя (плотность которых должна составлять 10^-29 г/см3) должны были стать главным компонентом Вселенной.
        Наличие массы покоя у нейтрино приводит, кроме того, к коренным изменениям свойств этих частиц в процессе расширения Вселенной. Если бы они не обладали массой покоя, их плотность в современной Вселенной была бы порядка плотности реликтового излучения (конкретно, для одного сорта нейтрино Рн = (1/3)Рф = 1,5*10^-34 г/см3), т.е. была бы пренебрежимо мала по сравнению с плотностью нормального вещества Рв. Температура нейтрино, характеризующая среднюю энергию каждой частицы, составляла бы примерно 2 К, и, естественно, все они двигались бы со скоростью света. Если же масса покоя нейтрино не равна нулю, то в процессе расширения Вселенной наступает момент, когда нейтрино перестают быть релятивистскими, т.е. их средняя скорость движения становится существенно меньше скорости света. Для Мно = 30 эВ это соответствует t* = 600 лет от начала расширения. С этого момента средняя скорость нейтрино начинает быстро падать, и сейчас она должна составлять всего 6 км/с (для случая однородного распределения нейтрино). Такая скорость соответствует ничтожной температуре – порядка 3*10^-5 К. Однако согласно оценкам нейтрино распределены далеко неоднородно, поэтому их скорости должны быть много выше.
        В различии изменения параметров релятивистских и нерелятивистских частиц в процессе расширения Вселенной лежит причина того, что наличие массы покоя нейтрино столь кардинально меняет космологию. Так как нейтрино практически ни с чем не взаимодействуют, число их сохраняется и их плотность в процессе расширения Вселенной падает одинаково как при нулевой, так и при ненулевой массе покоя. Разница заключается в законе изменения энергии каждой частицы. У нерелятивистских частиц при Мно не равной 0 и t > t* кинетическая энергия много меньше энергии покоя, которая в процессе расширения сохраняется, поэтому масса такой частицы остается практически неизменной. В то же время релятивистская частица в процессе расширения уменьшает свою энергию обратно пропорционально характерному линейному размеру Вселенной. За время, прошедшее от t* = 600 лет до настоящего момента (т.е. t = 20 млрд. лет), характерный размер Вселенной увеличился примерно в 60 тыс. раз, соответственно плотность нейтрино с массой покоя 30 эВ в настоящее время также должна быть примерно в 60 тыс. раз больше, чем была бы у «безмассовых» нейтрино.
    О большом значении массы покоя нейтрино для космологии говорилось до того, как появились экспериментальные указания на существование массы покоя нейтрино; так, еще в 1966 г. эти вопросы были рассмотрены С.С. Герштейном и Я.Б. Зельдовичем [6].

        Масса покоя нейтрино может помочь
        в решении старых проблем астрофизики.

        В космологии часто употребляется понятие изотропной и однородной Вселенной. В большинстве космологических моделей плотность Вселенной считается постоянной по пространству, хотя наш повседневный опыт, казалось бы, этому противоречит. Действительно, все вещество Вселенной объединено в звезды, планеты; звезды объединены с галактики, галактики – в скопления галактик. И все же в очень больших масштабах (порядка 100 Мпк = 3*10^26 см) никаких структурных делений не наблюдается, и Вселенную может считать однородной в среднем, имея ввиду масштаб усреднения около 100 Мпк. В эпоху, близкую к Большому взрыву, все структурные образования, имеющиеся в современной Вселенной, были  слиты воедино и однородность Вселенной была истинной, а не усредненной, как сейчас.
        Возникает вопрос: как же в однородной Вселенной образовались скопления галактик, звезды и т.д.? Современная космология объясняет это действием гравитационной неустойчивости, которая приводит к росту малых возмущений, всегда имевшихся во Вселенной в виде термодинамических или иных флуктуаций, и к превращению их в структурные образования современной Вселенной.
        Существование массы покоя нейтрино значительно меняет картину развития гравитационной неустойчивости. Медленные массивные нейтрино не могут противостоять действию собственного тяготения. Поэтому возмущения в нейтринном веществе растут, а так как в нем сосредоточена основная доля массы Вселенной, то нейтринное вещество и создает основное тяготение и увлекает за собой нормальное вещество. Так образуются первоначальные сгущения, которые обычно отождествляются с характерной структурной единицей Вселенной – скоплением галактик. Массивные нейтрино должны составлять основную массу скоплений; соотношение между Рн и Рв в скоплениях такое же, как во Вселенной в среднем. Это допущение позволяет подойти к решению важной наблюдательной проблемы – проблемы «скрытой массы» [7].
        Эта проблема, или парадокс «скрытой массы», возникает при попытке установить массу больших скоплений галактик, которую определяют двумя путями. Во-первых, проводят прямой подсчет числа галактик в скоплениях. Затем из наблюдений ближайших галактик определяют характерную величину М/L – отношение массы галактики к ее светимости. Эта величина, выраженная в солнечных единицах, для различных типов галактик меняется примерно от 5 до 20 (М/L = 1 для Солнца). Таким образом, зная расстояние до скопления, светимость галактик в нем, а также отношение М/L, можно найти и массу галактик в скоплении. Второй способ определения массы скопления основан на измерении хаотических скоростей галактик в скоплении и использовании теоремы классической механики, называемой теоремой вириала. Согласно этой теореме средняя кинетическая энергия в стационарной системе взаимодействующих масс равна по абсолютной величине половине ее потенциальной энергии. Потенциальная энергия зависит от радиуса и массы скопления. Поэтому, измеряя скорость галактик и зная из наблюдений радиус скопления, можно из теоремы вириала найти единственную неизвестную величину – массу скопления.
        Оказалось, что в богатых скоплениях галактик вириальная масса в 10 и более раз превышает видимую массу; в этом и заключается парадокс «скрытой массы».
        Но если бы нейтрино обладали массой покоя, этот парадокс легко разрешался бы: разница между вириальной и видимой массами могла быть сосредоточена в невидимом веществе – массивных нейтрино, заполняющих скопления галактик. (Интересно, что и величина вириальной массы скопления хорошо согласуется с массой первичной нейтринной конденсации, предсказываемой теорией гравитационной неустойчивости для случая Мно = 30 эВ.) В обоих случаях эта масса близка к 10^15 Мс , а отношение полной массы всех нейтрино к массе нормального вещества равно 30. В нейтринных конденсациях, образующихся в результате развития гравитационной неустойчивости, массивные нейтрино разгоняются до скоростей, сравнимых с хаотическими скоростями галактик в скоплениях, т.е. до величины 1000 км/с.
        Наличие массивных нейтрино помогает в решении и некоторых других, более тонких проблем космологии: в объяснении очень малой наблюдаемой величины флуктуаций реликтового излучения и высокого содержания дейтерия в некоторых областях Вселенной.
        В заключении подчеркнем, что, несмотря на те замечательные перспективы в решении разных проблем, которые открывает для космологии наличие у нейтрино массы покоя, это ни в коем случае не может служить доказательством истинности самого факта. Решающее слово принадлежит здесь физическому эксперименту.

Рекомендуемая литература.

Зельдович Я.Б., Новиков И.Д. Строение и эволюция Вселенной. М.: Наука, 1975. 735 с.
Пиблс П. Физическая космология. М.: Мир, 1975. 310 с.
Вайнберг С. Первые три минуты. Современный взгляд на происхождение Вселенной. М.: Энергоиздат, 1981. 209 с.
Новиков И.Д. Эволюция Вселенной. М.: Наука, 1979. 176 с.
Окунь Л.Б. Лептоны и кварки. М.: Наука, 1981. 304 с.

Примечания.

1. Согласно современным теоретическим оценкам время жизни протона должно быть больше 10^30 лет (см., например, «Сколько живет протон?», Природа, 1980, № 3, с. 110).
2. В настоящее время эту частицу называют электронным нейтрино.
3. Позднее было открыто существование еще двух типов нейтрино: мюонного и т–нейтрино.
4. Подробнее о реликтовом излучении см.:
Корец М.А. Реликтовое радионебо. Природа, 1966 № 11, с. 54-62;
Рузмайкин А.А. О чем рассказывает анизотропия реликтового излучения. Природа, 1970, № 5, с. 68-70;
Зельдович Я.Б., Сюняев Р.А. Лауреаты Нобелевской премии 1978 г. По физике – А. Пензиас и Р. Вильсон. Природа, 1979, № 1, с. 101-103.
5. Козик В.С., Любимов В.А., Новиков Е.Г. и др. Об оценке массы Vе по спектру бета–распада трития в валине. Ядер. Физика, 1980, т.32, с. 301-303.
6. Герштейн С.С., Зельдович Я.Б. Масса покоя мюонного нейтрино и космология. Письма в ЖЭТФ, 1966, т.4, с. 174-176.
7. О скрытой массе см., например: Эйнасто Я.Э., Чернин А.Д., Йыэвээр М.М. Скрытая масса в галактиках. Природа, 1975, № 5, с. 39-43.

Сворень Р.А. Призрак на весах или рассказ о том, как взвешивали невесомое нейтрино // Наука и жизнь, 1980, № 7, с. 26-32.
Новиков И.Д. Гравитация, нейтрино, Вселенная // Наука и жизнь, 1980, № 10, с. 22-28.
Воронов Г.С. Мы живем в океане нейтрино // Химия и жизнь, 1982, № 4, с. 17-22.

Справка:

Бисноватый-Коган Геннадий Семенович (E-mail: gkogan@mx.iki.rssi.ru), астрофизик, доктор физико-математических наук, профессор, заведующий лабораторией 541 в Отделе плазменной астрофизики Института космических исследований АН СССР (ИКИ).
Бисноватый-Коган Г.С., Новиков И.Д. Космология при ненулевой массе покоя нейтрино // Астрон. журн. 1980. Т. 57, вып. 5. С. 900.
Бисноватый-Коган Г.С. Монография «Физика звезд» в двух томах (англ. яз.) . Springer/PRAXIS. London, Berlin, Heidelberg, New York, Paris, Tokyo. 2001 г.


Дополнение к статье:

        Вейник А.И., «Термодинамика», 3 издание, "Вышэйшая школа", Минск, 1968:

        Нейтрино.

        «Экспериментально проверить формулу (886: E = mC^2) не составляет труда. Фактически она проверяется всякий раз, когда рассматривается детальный баланс энергии микроскопической реакции. Первая же проверка показала, что формула (886) ошибочна. Но авторитет Эйнштейна столь велик, что ученые не отважились усомниться в формуле (886), а предпочли изобрести специальную частицу – нейтрино (так она названа итальянским ученым Э.Ферми, создавшим первый атомный реактор, что означает маленькая, нейтральная), которой приписали способность уносить недостающую в балансе энергию (В.Паули, 1930).
        Нейтрино – это одна из наиболее грандиозных научных мистификаций века. Нейтрино наделили такими свойствами, которые практически невозможно обнаружить (чтобы с уверенностью поймать нейтрино, надо поставить один за другим 250000 земных шаров и стрелять в эту мишень), а затем для уловления несуществующего нейтрино начали применять хорошо освоенный в микрофизике метод «большого молотка»: не помогает экспериментальная установка весом 10 т, делают установку весом 100 т, не помогает и она – применяют установку в 1000 т и т.д.
        Сейчас уже известны два типа нейтрино, имеются сообщения об открытии третьего. В связи с этим автор берет на свою душу грех следующего утверждения: в настоящее время мы находимся на заре развития науки, нам известны очень немногие реакции элементарных частиц. По мере углубления наших знаний будут появляться новые реакции и... нейтрино. Их будет столько, сколько реакций. И новые нейтрино будут рождаться до тех пор, пока ученые не обратят внимания на роженицу – формулу (886)» [1968, стр.388-389].

        Вейник А.И., «Термодинамическая пара», "Наука и техника", Минск, 1973:

        «При радиоактивном бета-распаде ядер происходит излучение бета-частиц – электронов и позитронов. В отличие от фотонов испускаемые бета-частицы приобретают самые различные начальные скорости, образующие спектр, похожий на частотный спектр излучения света абсолютно черным телом. В свое время при количественной оценке этого процесса были приняты во внимание энергии, импульсы и спины ядра отдачи и испускаемой (отщепляемой) частицы. Опыты показали, что фактическая энергия частицы не совпадает с энергией, подсчитанной по формуле (209: Um = Qm = mc^2), а импульс и спин ядра не равен импульсу и спину частицы.
        Чтобы спасти законы сохранения энергии, импульса и спина, Паули в 1930 г. высказал гипотезу, согласно которой избыточную энергию, импульс и спин уносит особая частица, названная по предложению Ферми нейтрино. Но можно обойтись и без этой гипотезы. Отщепляемая частица, создающая так называемый дефект массы, испускается со скоростью, равной не  С, а  v, поэтому фактическая энергия частицы должна подсчитываться не по формуле (209), а по выражению (204: Qm = Pm dm = mv^2) или (205: Um = Qm = (m /2)v^2). Тогда никакого избытка энергии не возникает.
        Что касается импульсов и спинов, то их несовпадение у ядра и частицы объясняется действием теоремы интенсиалов: имеющаяся разница в свойствах ядра и отщепляемой частицы приводит к нарушению законов сохранения импульса и спина – формула (342: дt =/= дt1 =/= дt2). В результате избыточные энергия,  импульс и спин у рассматриваемой системы обращается в нуль. Для расчета процесса радиоактивного бета-распада ядер надо пользоваться законами общей теории с учетом всех заинтересованных степеней свободы системы. Все это поддается экспериментальной проверке» [1973, стр.241].

        Солнечное нейтрино.

        «Проблема нейтрино возникла в связи с гипотезой Паули. На основе этой гипотезы были рассчитаны ядерные реакции, происходящие в недрах звезд и в частности Солнца. Соответствующая теория разработана Хансом Бете, который в 1967 г. получил за нее Нобелевскую премию.
        Опыты по обнаружению нейтрино с помощью ядерных реакторов отличаются исключительной тонкостью и сложностью, ибо на результатах неизбежно должно сказываться влияние фона. Чтобы исключить это влияние, была предпринята попытка уловить солнечные нейтрино в шахтах на большой глубине, где фон практически отсутствует.
        В частности, Рэймонд Дэвис с 1966 г. проводил опыты на глубине 4,4 км в заброшенном руднике «Хоумстейк» в штате Южная Дакота (США). В установке использовались 600 т четыреххлористого этилена, в котором хлор должен был под действием нейтрино превращаться в аргон. Дэвис получил нулевой результат, что подтверждает прогноз общей теории» [1973, стр.288].

Справка:

Первое предположение о существовании нейтрино высказал В.Паули в письме от 4 декабря 1930 года, отправленном на конференцию физиков в Тюбингенском университете. Заканчивалось оно шутливо: «Дорогие радиоактивные дамы и господа! Я прошу Вас выслушать со вниманием в наиболее удобный момент посланца, доставившего данное письмо. Он расскажет Вам, что я нашел отличное средство для спасения закона сохранения энергии и получения правильной статистики... Оно заключается в возможности существования электрически нейтральных частиц, которые я назову нейтронами... Непрерывность бета-спектра станет понятной, если предположить, что при бета-распаде с каждым электроном испускается такой нейтрон, причем сумма энергии нейтрона и электрона постоянна... Итак, дорогой радиоактивный народ, рассматривайте и судите. К сожалению, я не могу появиться в Тюбингене лично, так как мое присутствие здесь необходимо из-за бала, который состоится в Цюрихе в ночь с 6 на 7 декабря.
Ваш покорный слуга В.Паули».
Только 22 октября 1933 года Паули подвел итог своим размышлениям. На Сольвеевском конгрессе физиков он сказал: «Я предложил следующую интерпретацию b-распада: законы сохранения имеют силу; эмиссия b-частицы происходит вместе с испусканием чрезвычайно проникающих нейтральных частиц, которые еще не наблюдались... Естественно, мы предполагаем не только сохранение энергии, но и сохранение импульса и углового момента... во всех элементарных процессах».

Паули (Pauli Wolfgang) Вольфганг Эрнест (1900-1958), австрийский (с 1946 г. - швейцарский) физик-теоретик. В 1945 году «за открытие принципа запрета, который называют также принципом Паули» (сформулирован в 1924 г.) В.Паули присуждена Нобелевская премия по физике.

В 1953 году в Лос-Аламосской национальной лаборатории в Нью-Мехико Ф.Райнес и К.Коуэн в рамках «Проекта Полтергейст» («Project Poltergeist») зарегистрировали нейтрино от атомного реактора, точнее сказать антинейтрино. Но тогда ещё о разнице между нейтрино и антинейтрино не знали. Установка в час регистрировала около трёх антинейтрино.

Рейнес (Рейнс) (Reines Frederick) Фредерик (1918 г.р.), американский физик. С 1966 профессор Калифорнийского университета. Иностранный член РАН (1994). Основные работы по физике элементарных частиц. В 1956 совместно с К.Коуэном экспериментально подтвердил существование нейтрино. Работы по регистрации нейтрино в атмосфере и космосе, исследования стабильности протона и электрона. Нобелевская премия (1995, совместно с М.Перлом).
Коуэн (Cowan Clyde) Клайд Лоррен (1919 г.р.), американский физик. Автор "антивещественной" гипотезы о природе Тунгусского взрыва (1965).

8 октября 2002 г. Шведская Королевская Академия Наук присудила Нобелевскую Премию по физике 2002 года "за изыскания в области астрофизики, в частности за обнаружение космических нейтрино" Р.Дэвису и М.Кошибе (совместно).

Дэвис (Raymond Davis Jr.) Рэймонд (1914 г.р.), США, получил степени бакалавра (1937) и магистра (1940) в университете Мэриленда, а степень Ph.D. по физической химии (1942) - в Йелльском университете. Почетный профессор физического факультета университета штата Пенсильвании, расположенного в г.Филадельфия в США., Р.Дэвис создал детектор, огромный бак заполненный 600 тоннами специальной жидкости, расположенный в шахте. В течение 30-летних наблюдений ему удалось зарегистрировать около 2000 нейтрино от Солнца. Это послужило прямым доказательством того факта, что в центре Солнца на самом деле идут термоядерные реакции.
Кошиба (Koshiba Masatoshi) Масатоши (1926 г.р.), Япония, получил степень Ph.D. в 1955 г. в Рочестерском университете, штат Нью-Йорк, США. Почетный профессор Международного центра физики элементарных частиц университета Токио, Япония. Группой исследователей во главе с М.Кошиба создан гигантский детектор, названный Камиоканде,  для того, чтобы подтвердить результаты Дэвиса. 23 февраля 1987 года, во время вспышки сверхновой 1987a этот детектор смог зарегистрировать поток нейтрино пришедшей к нам из соседней галактики - Большого Магелланова Облака. Детектор смог зарегистрировать 12 нейтрино из 10^16, прошедших сквозь него.