НЕЙТРИНО

НЕЙТРИНО (итал. neutrino, уменьшительное
от neutrone - нейтрон), электрически нейтральная элементарная частица с
массой покоя много меньшей массы электрона (возможно равной нулю), спином
1/2 (в единицах постоянной Планка h) и исчезающе малым, по-видимому
нулевым, магнитным моментом. H. принадлежит к группе лептонов, а
по своим статистич. свойствам относится к классу фермионов. Назв.
"Н." применяется к двум различным элементарным частицам - к электронному
(v)
Н. Электронным наз. H., взаимодействующее с др. частицами в паре с электроном
е (или позитроном е⁺), мюонным - H., взаимодействующее в паре
с мюоном (^-,⁺).
Оба вида H. имеют соответствующие античастицы: электронное (v)
и мюонное ()
антинейтрино. Электронные и мюонные H. принято различать с помощью сохраняющихся
аддитивных лептонных квантовых чисел (лептонных зарядов) Le и L,
при
этом принимается, что Lе= + 1,L=0 для vИ Le = - 1,L = 0 для Ve,Le=0,L=+
1 для V И Le=0,L
= - 1 для V.

В отличие от др. частиц, H. обладают
удивит, свойством иметь строго определённое значение спиральности
- проекции спина на направление импульса: H. имеют левовинтовую спиральнослъ
( = -1/2), т. е. спин направлен против
направления движения частицы, антинейтрино- правовинтовую (=+
1/2), т. е. спин направлен по направлению движения.

H. испускаются при бета-распаде
атомных
ядер, К-захеате, захвате-ядрами
и при распадах нестабильных элементарных частиц, гл. обр. пи-мезонов
(⁺,^-),
К-мезонов
и
мюонов. Источниками H. являются также термоядерные реакции в звёздах.

H. принимают участие лишь в слабом
взаимодействии и гравитац. взаимодействии и не участвуют в электромагнитном
и сильном взаимодействиях. С этим связана крайне высокая проникающая способность
H., позволяющая этой частице свободно проходить сквозь Землю и Солнце.
История открытия нейтрино



Гипотеза Паули. Открытие H.
принадлежит к числу наиболее ярких и вместе с тем трудных страниц в физике
20 в. Прежде чем стать равноправным членом семьи элементарных частиц, H.
долгое время оставалось гипотетич. частицей.

Впервые в экспериментальной физике
H. проявилось в 1914, когда англ, физик Дж. Чедвик обнаружил, что
электроны, испускаемые при-распаде
атомных ядер (в отличие от-частиц
и-KBBHTOB , испускаемых при др.
видах радиоактивных превращений), имеют непрерывный энергетич. спектр.
Это явление находилось в явном противоречии с теорией квантов, требовавшей,
чтобы при квантовых переходах между стационарными состояниями ядер выделялась
дискретная порция энергии (постулат Бора). Поскольку при испускании-частиц
и-квантов это требование выполнялось,
возникло подозрение, что при-распаде
нарушается закон сохранения энергии.

В 1930 швейц. физик В. Паули в
письме участникам семинара в Тюбингене сообщил о своей "отчаянной попытке"
"спасти" закон сохранения энергии. Паули высказал гипотезу о существовании
новой электрически нейтральной сильно проникающей частицы со спином 1/2
и с массой <=0,0l массы протона, к-рая испускается при-распаде
вместе с электроном, что и приводит к нарушению однородности спектра-электронов
за счёт распределения дискретной порции энергии (соответствующей переходу
ядра из одного состояния в другое) между обеими частицами. После открытия
в 1932 тяжёлой нейтральной частицы - нейтрона, итал. физик Э. Ферми
предложил
называть частицу Паули "нейтрино". В 1933 Паули сформулировал основные
свойства H. в их совр. виде. Как выяснилось позже, эта гипотеза "спасла"
не только закон сохранения энергии, но и законы сохранения импульса и момента
количества движения, а также осн. принципы статистики частиц в квантовой
механике.
Теория-распада
Ферми. Гипотеза Паули естеств.
образом вошла в теорию-распада,
созданную Ферми в 1934 и позволившую описать явления электронного (-)
и позитронного -(⁺) распадов
и К-захвата. Появилась теоретическая возможность ввести два разных H.:
антинейтрино, рождающееся в паре с электроном, и H., рождающееся в паре
с позитроном.

В теории Ферми-
(⁺)-распад есть превращение
нейтрона n (протона р) внутри ядра в протон (нейтрон):

n -> p +e- + V,
(1)

p -> n + е+ +(2)

С помощью теории Ферми была рассчитана
форма спектра-электронов, оказавшаяся
вблизи верхней границы энергии-электронов
очень чувствительной к массе mспектра с экспериментальной показало, что масса H. много меньше массы электрона
(и, возможно, равна нулю). Теория Ферми объяснила все осн. черты-распада,
и её успех привёл физиков к признанию H. Однако сомнения в существовании
этой частицы ещё оставались.



Эксперименты по обнаружению нейтрино.
Известны
две возможности экспериментального обнаружения H. Первая - наблюдение обратного-распада
- впервые рассмотрена X. Бете и P. Пайер-лсом в 1934. Обратным-распадом
наз. реакции (существование к-рых следует из теории Ферми): n + v-> p + е-, (Г) p+Ve -> n + е+, (2') происходящие как на свободных,
так и на связанных в ядрах нуклонах. Оценка вероятности (сечения) поглощения
H. дала поразительный результат: в твёрдом веществе H. с энергией, характерной
для-распада, должно пройти расстояние
порядка сотен световых лет, прежде чем будет захвачено ядром. В 30-40-х
гг. обнаружить такую частицу казалось вообще невозможным.

Другой путь - наблюдение отдачи ядра
в момент испускания H.-впервые рассмотрен сов. физиком А. И. Лейпунским.
В 1938 А. И. Алиханов и А. И. Алиханьян предложили использовать
для этой цели реакцию К-захвата в ⁷Be: ядро ⁷Be захватывает
электрон из К-оболочки атома и испускает H., превращаясь в ядро ⁷Li,
⁷Ве(е-,
ve)⁷Li; при этом, если H.- реальная частица,
⁷Li
получает импульс, равный и противоположный по знаку импульсу H. Первый
успешный опыт с этой реакцией был выполнен амер. физиком Дж. Алленом в
1942. Оказалось, что энергия отдачи ионов ⁷Li согласуется с
теоретич. значением (в предположении нулевой массы H.). Последующие опыты
с большей точностью подтвердили этот результат. Существование H. стало
экспериментальным фактом. В физике появилась новая частица, все свойства
к-рой были определены 'из косвенных экспериментов.

Обнаружение свободного H. в процессе
обратного-распада стало возможным
после создания мощных ядерных реакторов и больших водород-содержащих
сцинтилляционных детекторов. В реакторе в результате^--распада
осколков деления урана испускаются антинейтрино с энергией до 10 Мэв,
. в среднем 6 частиц на 1 деление. Поток антинейтрино от мощного реактора
составляет (вблизи реактора) ок. 10¹³ частиц на 1 см²в
1 сек.

Эксперимент по прямому детектированию
Ve впервые был осуществлён в 1953 в США Ф. Райнесом и К. Коуэном на реакторе
в Хэнфорде. Регистрировалась реакция (2') на водороде, входящем в состав
сцинтилляционной жидкости с добавкой соли кадмия, сильно поглощающего нейтроны.
С помощью техники запаздывающих совпадений удалось выделить из фона характерную
цепочку событий, вызываемых антинейтрино: позитрон, рождающийся в реакции
(2'), аннигилируя с электроном, испускает два-кванта,
к-рые производят первую сцинтилляционную вспышку; через 5 - 10 мксек
за
ней следует вторая вспышка от-квантов,
испущенных ядром кадмия в результате захвата нейтрона, образевавшегося
в реакции (2') и замедлившегося в водородсодержащей жидкости. В 1956-59
опыт был повторен в лучших условиях (рис. 1). Было получено сечение
= (11 ± 2,6)·10^-44 см².

Рис. 1. Схема опыта Ф. Райнеса и К.
Коуэна (1958) на реакторе в Саванна-Рнвер, США: / - жидкий сцинтилляционный
детектор (1400 л) для регистрации антинейтрино; 2 - сцинтилляционный детектор
для регистрации фона космических лучей, включённый на антисовпадения с
детектором 1; 3 - две труппы фотоумножителей, включённые на совпадение;
4
- электронная аппаратура; 5 - двух лучевой осциллограф;
6
- свинцовый и парафиновый экраны для защиты от излучений реактора.

Теоретич. величина сечения (усреднённого
по спектру антинейтрино) в предположении двухкомпонентного H. (см. ниже)
равна (10-14)·10^-44 см². Эти опыты окончательно
подтвердили существование свободного H.
Основные свойства нейтрино



Нейтрино и антинейтрино. Представление
о H. и антинейтрино возникло чисто теоретически. Однако доказательство
того, что эти частицы действительно разные, не может быть получено в рамках
самой теории. Поскольку H. не имеет электрич. заряда, не исключено, что
H. по своим свойствам тождественно антинейтрино, т. е. является истинно
нейтральной частицей; такое H. впервые было рассмотрено итал. физиком Э.
Майорана и поэтому наз. "майорановским". В 1946 Б. M. Понтекорво предложил
для экспериментального решения этой проблемы использовать реакцию превращения
³⁷Cl
в ³⁷Ar. Из существования распада ³⁷Ar(e-,ve)³⁷Cl
следует реакция



Если ve и ve
не тождественны, то реакция ³⁷Cl + ve -> ³⁷Ar
+ е-(*), аналогичная реакции (3), при облучении ³⁷Cl пучком
антинейтрино от реактора не должна наблюдаться. В эксперименте, осуществлённом
амер учёным P. Дейвисом в 1955-56 на четырёххлористом углероде, реакцию
(*) не удалось обнаружить. Этот результату доказывает нетождественность
ve
и ve (и, следовательно, является основой для введения сохраняющегося
лептонного числа L

Электронные и мюонные нейтрино. После
открытия мюонов,- и К-мезонов было
установлено, что распад этих частиц также сопровождается вылетом H.:^±->e^±+
+,^±->^±
+, К^±->^±+.
В 1957 M. А. Марков, Ю.Швингер и К.Нишиджима высказали предположение,
что H., рождающееся в паре с мюоном (),
отлично от H., рождающегося в паре с электроном (v).
Возможность проверки этих ассоциативных свойств H. с помощью ускорителей
высокой энергии рассматривалась в СССР M. А. Марковым и Б. M. Понтекорво.
Успешные опыты были осуществлены в 1962 на Брукхейвенском ускорителе в
США и в 1964 в Европ. центре ядерных исследований (в ЦЕРНе). Было показано,
что под действием H. от распадов⁺->
+;
K⁺->⁺+v
(4) происходит только реакция+n->p
+-. Реакция
+n -> p + е- не была найдена; это означает, что H. от реакций (4) не рождают
электроны. T. о., было доказано существование двух разных H.-иv<.

В 1964-67 в аналогичных опытах было
установлено, что
при столкновении с ядрами рождает-
и не рождает+, т. e. мюонные нейтринои
антинейтрино
также не тождественны и необходимо ввести ещё одно сохраняющееся лептонное
число L.

Спиральность и лептонные числа нейтрино.
До открытия несохранения четности в-распаде
считалось, что H. описывается волновой функцией, являющейся решением Дирака
уравнения, и имеет четыре состояния, соответствующие четырём линейно-независимым
решениям: два с проекцией спина на импульс (спиральностью)
=-1/2 - левое (левовинтовое) H.и
левое антинейтриноЛи
два с=+ 1/2 - правое (правовинтовое)
H. и правое антинейтриноП.
Теория H., предполагающая существование четырёх состояний, называется четырёхкомпонентной,
а двух состояний - двухкомпонентной. Примером двухкомпонентного H. является
майорановское H.

Обнаружение в 1956 несохранения чётности
открыло новую теоретическую возможность описания H. В 1957 Л. Д. Ландау
и
независимо пакистанский физик А. Салам, а также Ли Цзундао и
Ян
Чжэнъ-нин построили двухкомпонентную теорию спирального H., в которой
H. имеет только два состояния: либо
ИП, Либо
ИЛT. е.
H. и антинейтрино имеют противоположные значения спиральности. Для спирального
двухкомпонентного H. операция пространств, инверсии P (операция перехода
от правой системы координат к левой) и операция зарядового сопряжения
С (переход от частицы к античастице) каждая в отдельности не имеет
физич. смысла, т. к. переводит реальное H. в нефи-зич. состояние с неправильной
спиральностью. Физич. смысл имеет только произведение этих операций-т.
н. комбинированная инверсия (CP), превращающая реальное Н
() в реальное антинейтриноП
(Л) с противоположной
спиральностью.

Рис. 2. Схема эксперимента амер. физиков
M Гольдхабера, Л. Гродзинса и С. Cyньяра по измерению спиральности нейтрино.

Радиоактивный препарат ^l02Eu^m
(J
=0^-) 1 (где J -
спин,
- чётность ядра) испускает в процессе К-захвата нейтрино. Образующееся
возбуждённое ядро ¹⁵²Sm *(1-) испускает-квант
[превращаясь в ядро ¹⁵²Sm(0⁺)], к рый, пройдя через
магнитный анализатор 2 (представляющий собой намагниченное железо)
для определения круговой поляризации-квантов,
испытывает резонансное рассеяние на ядрах ¹⁵²Sm(O⁺)
3
Условие
резонанса выполняется только в том случае, если ядро Sm лосле испускания-кванта
имеет малый импульс отдачи, т. е. если нейтрино и-квант
испускаются в противоположных направлениях. В этом случае-квант
и нейтрино должны иметь одинаковый знак спиральности. Сцинтилляционный
детектор NaI 4 считает число-квантов
Nи
Nрассеянных при направлениях магнитного поля по и против движения нейтрино.
Теоретическое значение (N--N+)/2(N-+N+)= = +0,025 для левовинтовой и -0,025
для правовинтовых спиральностей нейтрино; экспериментальное значение равно
+0,017+0,003, что согласуется со 100%-ной левовинтовой спиральностью нейтрино,
если учесть все возможные эффекты деполяризации-квантов.
(Свинцовая защита 5 предохраняет детектор 4 от прямого попадания
квантов.)

В 1958 в Брукхейвене было проведено
прямое измерение спиральности электронного H., испускаемого в процессе
¹⁵²Eu^m
(e-,)¹⁵²
Sm* (рис. 2), и найдено, что с вероятностью, близкой к 100%, vобладает
левовинтовой спиральностью. Измерения спиральности мюонных H. в распадах⁺->⁺
+
показали, чтотоже
левое. Было также установлено, чтоe
и
имеют правую спиральность (рис. 3).

Рис 3 Пи
отражении в зеркале (пространственной инверсии) левое нейтрино
переходит в несуществующее состояние правого нейтрино
(а). Реальное состояние получается при одновременном (с отражением) переходе
от частицы к античастице, при этом,
переходит в правое антинейтриноП(б)

Этих опытов, однако, недостаточно для
подтверждения теории двухкомпонентного H. Доказательством двухкомпонент-ности
H. являются опыты Райнеса по измерению сечения захвата антинейтрино (см.
выше): сечение, в соответствии с двухкомпонентной теорией, оказалось в
2 раза выше, чем рассчитанное по четырёхкомпонентной теории. Хотя все проведенные
с H. опыты не позволяют исключить майорановский вариант двухкомпонентного
H., теория спирального двухкомпонентного H. более предпочтительна, т. к
допускает введение лептонных чисел L,
посредством к-рых удается получить все необходимые запреты в процессах
с участием лептонов, напр.^±<>e^±+,
е- + р<>n +- +⁺,
K^- <>+ + е- +-
и др. Спиральная двухкомпонентная теория является логически более стройной
и "экономной", т. к. из неё естественно вытекает равенство нулю массы и
магнитного момента H.

Помимо Lи L,
имеются и др. способы введения лептонных чисел (см. Лептонный заряд).

Масса и магнитный момент нейтрино.
Экспериментально невозможно исключить наличие у H. очень малой массы. Наилучшая
оценка верхнего предела массы электронного H. получена из анализа формы
спектра-электронов трития: m
<=60 эв (что почти в 10⁴ раз меньше массы электрона
mкэв). Для мюонного H. экспериментальный предел
значительно выше: m
<= 1,2 Мэв. Если масса H. не строго равна О, H. может иметь магнитный
момент и, следовательно, участвовать в процессах электромагнитного взаимодействия,
напр, в реакциях v-->
+ e-,
+ p->p +⁰ +.
Эксперименты по поиску этих реакций дали след, ограничения на величину
магнитного момента:

1,4·10^-9
Б=10^-8- магнетон
Бора (если m=m
=0, то
=
=0).

Осцилляции нейтрино. В 1958 Б. M. Понтекорво
высказал гипотезу, что если масса H не строго равна О и нет строгого сохранения
лептонных зарядов, возможны осцилляции H., т. е. превращение одного вида
H. в другой (аналогично К° <=> К° осцилляциям К-мезонов вследствие
несохранения странности в слабых взаимодействиях), напр.

и
т.д. Вопрос об осцилляциях
может быть решен лишь экспериментально.

Взаимодействия нейтрино

Как уже говорилось, взаимодействие
H. с др. частицами осуществляется посредством слабого взаимодействия. Совр.
теория универсального слабого взаимодействия (обобщенная теория Ферми),
разработанная амер. учёными M. ГеллМаном, P. Фейнманом, P. Маршаком
и E. Сударшаном, описывает все экспериментально наблюдавшиеся процессы
с участием H., а также предсказывает ещё не наблюдавшиеся, напр, упругое
рассеяние H. на электроне и мюоне:+
е ->
+ ->
+. Эксперименты по рассеянию H. на
электроне по своей чувствительности близко подошли к возможности обнаружения
этих процессов, однако выделить их над уровнем фона пока не удалось.

Особый интерес представляет взаимодействие
H. при высоких энергиях. Согласно совр. теории слабого взаимодействия,
сечение рассеяния H. на др. леп-тонах, напр, реакции
+ е- -> v-, должно
расти с ростом энергии пропорционально квадрату энергии в системе центра
инерции (с. ц. и.) сталкивающихся частиц [или линейно в лабораторной системе
(л. с.)]. Однако такой рост сечения взаимодействия в локальной теории Ферми
не может происходить неограниченно, т. к. при энергиях 300
Гэв в
с. ц. и. сечение достигает своего естеств. предела, определяемого т. н.
условием унитарности (условием того, что суммарная вероятность всех возможных
процессов при столкновении данных частиц равна 1). Можно ожидать, что при
этих энергиях (если окажется справедливой современная теория) слабое взаимодействие
станет "сильным" в том смысле, что сечения процессов множественного рождения
лептонов станут сравнимыми с сечением двухчастичных процессов.

Экспериментально пока удалось исследовать
только процессы взаимодействий H. с сильно взаимодействующими частицами
(адронами).
Наблюдались
квазиупругие процессы типа v()
+ n -> p + e- (-) и неупругие процессы,
например v)
+ n -> n (p) + e- () + N
+ N' К + ..., где N, N' - целые числа. Для квазиупругих процессов можно
теоретически предсказать ход сечения с ростом энергии. Согласно гипотезе
сов. учёных С. С. Герштейна и Я. Б. Зельдовича, нуклон является
носителем сохраняющегося "слабого заряда", аналогичного электрическому.
Если это так, то "слабый заряд" (как и электрический) должен быть "размазан"
по объёму нуклона и нуклон при взаимодействии с H. должен вести себя как
протяжённая частица. В то время как сечение квазиупругого рассеяния H.
на точечном нуклоне растёт линейно с ростом энергии (в л. с.), на протяжённом
нуклоне, как показывают расчёты, оно достигает постоянного значения при
энергии H. E =1-2 Гэв. Эксперименты подтвердили
эту гипотезу при Е =1-5 Гэв. Для неупругих процессов
ситуация более сложная. M. А. Марков высказал предположение, что полное
сечение взаимодействия H. с нуклоном, несмотря на "обрезание" сечения в
каждом отдельном канале реакции, должно расти линейно с возрастанием энергии
(в л. с.) из-за неограниченного роста числа возможных каналов. В рамках
определённых предположений это было доказано амер. учёными С. Адлером и
Дж. Бьёркеном. Как показал P. Фейнман, такая зависимость сечения от энергии
возможна, если нуклон представляет собой облако точечных частиц ("партонов").
Измерения, проведённые в ЦЕРНе, согласуются с линейным ростом полного сечения
в области Е= (0,69 ±0,05)-10^-38E см² (в
формуле энергия Eвыражена в Гэв). Получены также данные
в опытах с H. космич. лучей при энергии 10-100 Гэв:=(0,55 ± 0,15)-10-³⁸ E см².
Первые
результаты,, полученные в Национальной ускорительной лаборатории США (Батавия),
не противоречат линейному росту сечения до Е40
Гэв.
T.
о., все данные согласуются с линейным ростом полного сечения взаимодействия
H. с нуклоном при Е100 Гэв.
Высказывалось
предположение, что сечение может линейно расти с энергией вплоть до гео-метрич.
размеров нуклона ( 10-²⁶ cм²).

Существует теория, отличная от теории
Ферми, в к-рой слабое взаимодействие осуществляется за счёт обмена т. н.
промежуточным бозоном. В этой теории сечение взаимодействия H. как с лепто-нами,
так и с адронами должно "обрезаться" при высоких энергиях, причём энергия
"обрезания" определяется массой промежуточного бозона.

В 1973 впервые (ЦЕРН) в пузырьковой
камере наблюдалось около сотни случаев взаимодействия
и
с ядрами с рождением адронов без образования мюонов, а также (1974) неск.
случаев рассеяния
на электроне. Это, по-видимому, свидетельствует о существовании нового
типа взаимодействия H. с адронами и лептонами через т. н. нейтральные токи.
Существование подобных взаимодействий вытекает, в частности, из объединённой
теории слабых и электромагнитных взаимодействий (см. Слабые взаимодействия).

Во всех перечисленных выше экспериментах
H. выступает в роли инструмента исследования структуры элементарных частиц.

Естественные источники нейтрино



Естественная радиоактивность. Любое
космич. тело, в т. ч. Земля, содержит значит, количество радиоактивных
элементов и является источником H. Регистрация антинейтрино от Земли в
принципе возможна, однако методы регистрации ещё не разработаны.



Столкновение протонов космических
лучей с газом и реликтовыми фотонами может приводить к рождению заряженных
я-мезонов, распад к-рых сопровождается испусканием H. (или антинейтрино).
В этом механизме возможна генерация H. с энергиями вплоть до E
= 10²⁰ эв. Источником таких H. является атмосфера Земли,
а
также
ядро и диск Галактики, где сосредоточена основная масса межзвёздного газа.
H. от столкновения протонов сверхвысоких энергий с реликтовыми фотонами
испускаются во всём мировом пространстве. Существует гипотеза, что H. сверхвысоких
энергий являются причиной сверхмощных широких атмосферных ливней (см. Космические
лучи).

Атмосфера Земли- пока единственный
естеств. источник, от к-рого удалось зарегистрировать H. Рождаются H. в
верхних слоях атмосферы, где генерируется наибольшее число-и
К-мезонов. Впервые идея экспериментов с H. космич. лучей была высказана
M. А. Марковым (1960). Было предложено регистрировать глубоко под землёй
мюоны с энергией 10-100 Гэв от реакции
+ n -> p +-(**). Регистрируя мюоны из нижней
полусферы Земли и под большими зенитными углами, можно избавиться от фона
атмосферных мюонов и иметь чистые нейтринные события (**). Первые результаты
получены в Индии и в Юж. Африке в 1965 с помощью спец. нейтринных телескопов
(рис. 4). К 1973 мировая статистика насчитывала свыше сотни нейтринных
событий.



Реакции термоядерного синтеза хим.
элементов - осн. механизм генерации H. в недрах Солнца и большей части
звёзд (в период их "ядерной" эволюции).



Сверхгорячая плазма служит источником
H. в звёздах на завершающих этапах эволюции, а также в модели горячей Вселенной
в первые доли секунды её возникновения. Возможны два вида ге-нерййии H.
Первый связан с реакциями взаимного превращения нуклонов p <=> n (.
н. урка-процесс) и может идти как на связанных нуклонах ядер при темп-pax
Т
10⁹
К, так и на свободных нуклонах при T>=10¹⁰К. Второй способ,
чисто лепгонный, связан с реакциями типа^-->
е-++,
а также с реакциями + e -> e++
(фоторождение H.), е⁺ + е- ->+
(нейтринная аннигиляция электрон-позитронных пар) и др., к-рые происходят,
если существует гипотетич. рассеяние
+ е ->+ е (предсказываемое
теорией Ферми). Пока не удалось доказать существование
+ е -> + е-рассеяния
лабораторными методами (на H. от реакторов и ускорителей); считается, что
астрофизич. данные свидетельствуют в пользу существования такого процесса.

Реликтовые H. Согласно модели горячей
Вселенной, H., испущенные в момент её возникновения, испытывают сильное
красное
смещение при космоло-гич. расширении Вселенной. Такие реликтовые H.
заполняют всё мировое про-

Рис. 4.
- схема нейтринного телескопа, установленного в шахте Южной Индии на глубине
около 2300 м: 1 - пластические сцинтилляцнонные элементы, площадью
1 м², каждый из которых просматривается двумя фотоумножителями
2; регистрируются четырёхкратные совпадения между парой фотоумножителей
на одной стороне и любой парой - на другой; между сцинтилляторами установлено
неск. слоев неоновых трубок 3 для фотографирования следов заряженных
частиц, образованных нейтрино; 4 - свинцовые поглотители толщиной
2,5 см', 6 - случай неупругого взаимодействия нейтрино, пришедшего
из нижней полусферы Земли: 5, 6 - следы, оставленные, повидимому,
мюоном и пи-мезоном, которые образовались внутри скалы при столкновении
с нуклоном.

странство. В наиболее реалистич. варианте
модели горячей Вселенной число мюон-ных и электронных H. и антинейтрино
одинаково и составляет 200 частиц/см², а ср. энергия H.-(2-3)-10-⁴эв,
что соответствует температуре нейтринного газа 2-3 К. Для понимания механизма
развития Вселенной очень важно экспериментально установить наличие реликтовых
H. и измерить температуру нейтринного газа.

В рамках модели горячей Вселенной удаётся
получить наилучшую оценку для массы мюонного H. Согласно космо-логич. данным,
плотность материи в расширяющейся Вселенной не может превышать 10-²⁸г/см³;
отсюда
следует, что максимально возможная масса мюонного H. составляет 300 эв
(т.
е. значительно ниже верхнего предела, установленного лабораторными методами).



Нейтронизация вещества, т. е.
превращение протонов в нейтроны по схеме p + е- ->n +,
может служить мощным источником H., когда звезда по к.-л. причинам теряет
гравитац. устойчивость и коллапсирует, превращаясь в нейтронную звезду.
При
этом огромное число H., равное по порядку величины числу протонов в звезде
(10⁵⁷), испускается за сотые доли сек. Если коллапсирует
горячая звезда, нейтронизация происходит совместно с процессами, характерными
для горячей плазмы. Такая ситуация возможна при взрывах сверхновых и при
коллапсе
гравитационном.

О возможности регистрации H. от Солнца
и др. звёзд см. Нейтринная астрономия.

Развитие науки о H. за последние четверть
века убедительно доказало, что H. из гшютетич. частицы превратилось в мощный
инструмент исследования микро- и макромира.

Лит.: А л л е н Д ж, Нейтрино,
пер. с англ., M., 1960; Алиханов А. И., Слабые взаимодействия. Новейшие
исследования-распада, M., 1960;
Теоретическая физика 20 века, M., 1962; Окунь Л. Б., Слабое взаимодействие
элементарных частиц, M., 1963; Понтекорво Б. M., Нейтрино и его роль в
астрофизике, "Успехи физических наук", 1963, т. 79, в. 1, с. 3; Марков
M. А., Нейтрино, M., 1964; Железных И. M., Подземные нейтринные эксперименты,
"Успехи физических наук". 1966, т. 89, в. 3, с. 513; Ли Ц. и By Ц., Слабые
взаимодействия, пер. с англ., M., 1968; Бугаев Э. В., Котов Ю. Д., Розенталь
И. Л., Космические мюоны и нейтрино, M., 1970; Березинский В. С., Нейтрино,
M., 1973. Г. T. Зацепин, Ю. С. Копысов.