Ирина Радунская - Безумные идеи

А спустя немного времени ученые смогли убедиться, что и нейтрино имеет своего антипода – антинейтрино. Но нейтрино – частица нейтральная, она не несет в себе электрического заряда. Поэтому ее пара – антинейтрино отличается не зарядом (оно тоже нейтрально), а другим своим свойством. Если нейтрино можно сравнить с винтом с левой нарезкой, то антинейтрино – типичный винт с правой нарезкой. Мы сравниваем их с винтом потому, что обе частицы ведут себя так, как будто непрерывно вращаются, причем в разные стороны.

Эти-то удивительные частицы – нейтрино и антинейтрино – Понтекорво и Смородинский избрали проводниками в прошлое мира...

Авторы нового взгляда на эволюцию вселенной предположили, что в отдаленнейшие времена, представить которые может лишь воображение, мир был симметричен. Основная часть материи существовала в виде нейтрино и антинейтрино высоких энергий. В это время плотность материи была очень высока. При этих условиях нет ничего невозможного в случайном образовании большого количества протонов, нейтронов и других частиц, не уравновешенных соответствующим числом античастиц. При значительном преобладании уравновешенных нейтрино и антинейтрино эти нескомпенсированные протоны и нейтроны не сильно нарушали симметрию вещества и антивещества.

И если на ранней стадии развития вселенной существовало огромное и приблизительно одинаковое количество нейтрино и антинейтрино, рассуждают ученые, то число их во вселенной и теперь должно быть почти одинаково и очень велико. Ведь они никуда не исчезали, а ядерные реакции – поставщики этих частиц – происходили все время. Значит, и число нейтрино и антинейтрино неуклонно росло. Поэтому они должны были постепенно накапливаться во вселенной, пропитывая ее словно неуловимый и ненаблюдаемый мировой эфир, полюбившийся ученым XIX столетия. Образуя фон и по суммарной массе превосходя все другие виды материи, «нейтринно-антинейтринный эфир» должен был бы в наше время господствовать во вселенной, представляя уникальный пример содружества вещества и антивещества. При таком положении вещей ученым не пришлось бы далеко ходить в поисках антимира. Антивещество было бы в изобилии вокруг нас и в нас самих.

Так все, наверно, и было бы, если бы вселенная не разбегалась. Но вселенная неуклонно расширяется. Это предположил советский теоретик А. Фридман, а астрономы подтвердили. Наблюдая в телескопы далекие звездные скопления, можно увидеть, как они с огромной скоростью убегают от нас. И тем скорее, чем дальше от нас находятся.

Той же участи подвержены и нейтрино с антинейтрино. При расширении вселенной и их масса распределяется по все более увеличивающемуся объему. Поэтому в наше время в нашей части космоса картина симметричного мира существенно исказилась. В наши дни возле нас, возможно, осталась значительная часть протонов и нейтронов, но лишь ничтожная доля прежней плотности нейтринной массы. Ведь тяжелые частицы движутся медленно, а нейтрино и антинейтрино летят со скоростью света.

Неистовые частицы

Но прервем наш рассказ и спросим у ученых: почему же мы узнаем о роли нейтрино в эволюции вселенной только сегодня? Если нейтрино и антинейтрино было так много, больше всей остальной материи, почему мы не знали об этом раньше?

И услышим почти неправдоподобный ответ: да потому, что за эти частицы просто невозможно зацепиться! Они не имеют электрического заряда, поэтому абсолютно не обращают внимания на электрические приманки. Их невозможно взвесить – они ничего не весят! Во всяком случае, их масса так мала, что ее пока никак не измеришь. А кроме того, как говорят физики, нейтрино не имеют массы покоя. А это в переводе на обычный язык значит, что в покое эти частицы никогда не бывают! Они движутся непрестанно и с самой большой скоростью, которая только возможна в природе, – со скоростью света. Кроме всего прочего, нейтрино почти невозможно заманить ни в какую ловушку – они обладают феноменальной способностью проникать сквозь любые преграды: сквозь землю, звезды, галактики. Это настолько удивительно, что... Но предоставим слово Понтекорво: – Это напоминает мне анекдот о человеке, который, глядя на жирафа в зоопарке, бормочет: «Не может быть!» Пусть читатель судит сам: нейтрино могут беспрепятственно проникать, скажем, через чугунную плиту, толщина которой в миллиард раз превышает расстояние от Земли до Солнца. Попросту говоря, для резвых малюток наш земной шар, да и любое другое небесное тело, сколь плотным оно нам ни кажется, так же прозрачен, как обычное оконное стекло для света.

Плюс ко всему нейтрино и антинейтрино не реагируют даже на своих сородичей, жителей микромира. Другие частицы могут видоизменяться, умирать и вновь рождаться, вступать в союз с себе подобными. Но эти, загадочные и странные, почти не вступают в общение ни с какими другими известными формами материи.

После сказанного все претензии к ученым, все обвинения по поводу нейтрино, конечно, снимаются.

Теперь ясно, что поимка нейтрино, пожалуй, посложнее поимки в наши дни целаканта – древней рыбы, исчезнувшей с лица Земли, как считалось, более 50 миллионов лет назад. И все-таки люди поймали живого целаканта!

Обнаружили они недавно и антинейтрино, образующиеся в атомных реакторах.

Да и как могло быть иначе? Хоть нейтрино и антинейтрино – частицы хитрые, умеющие избежать ловушки, однако они существуют, и, значит, не может не быть способа обнаружить их.

И способ нашелся, когда ученые научились освобождать энергию, заключенную в атоме, построили урановый котел. Расщепляясь, ядра атомов урана выбрасывают из своих недр несколько радиоактивных ядер, являющихся источником антинейтрино. Антинейтрино, конечно, беспрепятственно проникают сквозь бронированную защиту реактора и устремляются в мировое пространство.

А если при выходе из реактора поместить на их пути множество протонов? Теория подсказывает, что при этом хотя бы изредка должен возникать процесс, как бы обратный бета-распаду. Протон «проглотит» антинейтрино и распадется на нейтрон и позитрон. Опознать же эти частицы ничего не стоит. Если приборы зафиксируют их, значит ясно: причиной катастрофы действительно были антинейтрино.

Такой блестящий опыт и осуществили в 1956 году два американских физика: Фредерик Рейнс и Клайд Коуэн, лишив странные частицы мистического ореола. Но для этого ученым пришлось спроектировать особый, чудовищных размеров аппарат и воздвигнуть его рядом с одним из ядерных реакторов, расположенных на реке Саванне. Вот как об этом в нескольких словах говорит американская печать: «Из реактора вылетали квадрильоны квадрильонов нейтрино – нескольких из них Рейнсу и Коуэну удалось остановить».

Так были задержаны и опознаны неистовые частицы.

Это подтвердило теоретическую предпосылку Паули. Однако гипотезе Понтекорво и Смородинского ничем не помогло.

Чтобы подтвердить гипотезу, ученым нужно поймать не те нейтрино и антинейтрино, которые рождаются в атомных котлах, созданных руками человека, а те, которые издавна носятся в просторах вселенной. Вернее, нужно определить их общую массу. Лишь это могло бы подтвердить гипотезу или опровергнуть ее.

Методику такого опыта предложил молодой советский физик Харитонов. Аппарат будет ловить нейтрино, которые попали в него, пронизав земной шар. Для того чтобы избежать мешающего действия частиц космических лучей, приборы будут помещены глубоко под землей. При этом возможны помехи, вызванные естественной радиоактивностью грунта. Поэтому ученый предлагает установить специальное устройство, которое выключало бы установку, если в нее проникнет любая частица, кроме нейтрино и антинейтрино. Конечно, при этом будут обнаружены и те из них, которые постоянно рождаются вновь при различных ядерных реакциях. Однако подсчеты позволят оценить как количество этих молодых частиц, так и число тех, которые принимали участие в начальных стадиях эволюции мира.

Астрономия невидимого

И если ученым действительно удастся обнаружить предполагаемое количество нейтринной массы, эксперимент подтвердит, что мы, несомненно, живем в мире, насыщенном невидимым веществом. Даже если теперь в нашей части вселенной его меньше, чем раньше, все равно можно сделать соответствующий вывод. Вывод о том, что когда-то плотность этого вещества была настолько большой, что всплески материи в виде звезд были ничтожной величиной по сравнению с плотностью- нейтрино и антинейтрино. А такое огромное, но относительно небольшое скопление вещества можно вполне объяснить случайностью, или, как говорят ученые, флуктуациями.