Проблема солнечных нейтрино

    Дисциплина: Химия и физика
    Тип работы: Реферат
    Тема: Проблема солнечных нейтрино

    САРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

    ФИЗИКО-ТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

    КАФЕДРА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙ ФИЗИКИ

    ПРОБЛЕМА СОЛНЕЧНЫХ НЕЙТРИНО

    РЕФЕРАТ

    Студент: Дорохин А. В.

    Группа: МФ-49

    Проверил: Абрамович С. Н.

    Саров

    2002

    Содержание

    TOC o \"1-3\" ........................................................................................................................3

    Генерация нейтрино в недрах Солнца .......................................................................4

    Проблема солнечных нейтрино ……………………………………………………...5

    Эксперименты по обнаружению нейтрино…………………………….…………..11

    Подземные детекторы нейтрино.............................................................................

    ...13

    Существует ли проблема солнечных нейтрино........................................................17

    Список использованной литературы..........................................................................

    ВВЕДЕНИЕ

    До начала 30-х годов прошлого столетия никто не подозревал о существовании нейтрино. Они родились на

    кончике пера швейцарского физика

    -теоретика

    В. Паули в

    1931 году

    в трудной и неясной ситуации, царившей в физике в то время. А ситуация была такая: эксперименты показали, что при испускании электронов атомными ядрами либо не соблюдается

    известный всем закон сохранения энергии, либо куда-то уносится энергия. Чтобы пояснить всю остроту положения, достаточно сказать, что даже сам Н. Бор допускал возможность нарушения

    закона сохранения энергии в микромире. Однако Паули нашел объяснение этому парадоксу, допустив существование нейтрино – частицы, являющейся, как выяснилось позже, главным действующим

    лицом во многих ядерных спектаклях, происходящих как на Земле, так и в космосе. Благодаря нейтрино недостаток энергии, обнаруженный в опытах по бета-распаду, легко объяснялся: энергию

    уносили нейтрино. Тем самым краеугольный камень физики – закон сохранения энергии – был спасен. \"Крестным отцом\" нейтрино стал известный итальянский физик Э. Ферми: именно он дал новой

    частице имя, означающее по-итальянски \"малая нейтральная частица\", \"маленький нейтрон\". Он же предсказал ряд ее свойств.

    Около четверти века нейтрино существовали только в формулах теоретической физики. Впервые их

    зарегистрировали американские ученые Ф. Райнес и К. Коуэн в экспериментах 1953 – 1956 гг., поместив сложную экспериментальную установку под \"град\" нейтрино, источником которых был

    мощный ядерный реактор. Уже первые эксперименты подтвердили свойства этих частиц, предсказанные теорией. Нейтрино перестали быть мифом и теперь являются полноправными элементарными

    частицами. Бурное развитие техники физического эксперимента за последние несколько десятков лет сделало возможными эксперименты по регистрации нейтрино, рожденных в естественных

    условиях, возникла новая область науки – нейтринная астрофизика. Первым объектом изучения стало наше Солнце.

    Нейтрино обозначается буквой

    n, является электрически нейтральной частицей со спином 1/2, то есть фермионом. Принадлежит к классу лептонов, то есть, к легким частицам. Возможно, нейтрино имеют нулевую

    массу. К настоящему времени известно шесть лептонов, три из которых имеют отрицательный заряд: электрон, мюон и

    t-лептон, и три соответствующих аромата (сорта) нейтрино: электронное

    e, мюонное

    m и тау-нейтрино

    t, а также шесть антилептонов. Выдающийся физик, академик Б. М. Понтекорво теоретически предсказал существование двух сортов нейтрино – “электронных” и ”мюонных”.

    Очень скоро это предсказание блестяще оправдалось на опыте. Вскоре было открыто также тау-нейтрино. Понтекорво был также первым, кто указал на важность нейтрино для изучения звездных и,

    в первую очередь, солнечных недр.

    Важнейшим отличительным свойством нейтрино является их огромнейшая проникающая способность. Сечение

    взаимодействия нейтрино с веществом растет с ростом энергии нейтрино. Общее количество фоновых нейтрино неизвестно, и оно может быть так же велико, как и количество фотонов. Нейтрино

    образуются при превращениях атомных ядер: в Земле в процессах распадов, в атмосфере при бомбардировке космическими лучами, в Солнце и в звездах.

    Регистрируют нейтрино с помощью нейтринных обсерваторий, приборов, расположенных глубоко под землей, в

    шахтах. Земля не является преградой для нейтрино, но задерживает всевозможные помехи, которые существуют на ее поверхности. То есть, чем глубже находится нейтринный \"телескоп\", тем

    меньше посторонние помехи. Хотя радиоактивный фон и фон реликтовых нейтрино существует и глубоко под земной поверхностью.

    ГЕНЕРАЦИЯ НЕЙТРИНО В НЕДРАХ СОЛНЦА

    По существующему представлению, в звездах, подобных Солнцу, синтез ядер гелия из протонов должен

    происходить с помощью протон-протонного (р-р) или углеродно-азотного (С-N) циклов.

    В первой реакции p-p цикла при столкновении двух протонов образуются ядро дейтерия и позитрон.

    Вероятность этой реакции очень мала, поскольку для совершения процесса требуется выполнение двух крайне редких условий. Во-первых, в момент столкновения протонов энергия одного из них

    должна быть намного больше средней тепловой энергии, чтобы преодолеть кулоновские силы отталкивания. Таких частиц очень мало. Во-вторых, необходимо, чтобы за короткое время (

    -21с) один из протонов превратился в нейтрон, позитрон и нейтрино. Нейтрон соединяется с протоном с образованием дейтрона, нейтрино покидает звезду, а позитрон аннигилирует

    с электроном с образованием гамма-квантов, которые поглощаются в звездном веществе. Особое внимание к первой реакции протон-протонного цикла обусловлено тем, что скорость

    энерговыделения в недрах Солнца задается именно ею, поэтому она определяет и темп жизни Солнца, и особенности процессов, происходящих в глубоких его недрах. Сечение этой реакции столь

    мало, что в ближайшем будущем вряд ли удастся в лабораторных условиях его измерить. Это сечение вычисляется теоретически.

    Дейтрон, возникший в первой реакции, быстро (секунды или доли секунды, в зависимости от температуры)

    превращается в изотоп

    3Не, соединяясь с протоном. Дальнейшее развитие цикла протекает по различным каналам, в зависимости от температуры и химического состава звездного вещества. Установлено,

    что при Т

    1 15

    6 К, при 15

    2 25

    К и при T

    3 25

    К преобладает соответственно один из трех различных вариантов реакций.

    Какой бы из циклов ни осуществлялся, конечный итог один: четыре протона превращаются в ядро гелия-4.

    При этом неизбежно образуются два нейтрино и гамма-кванты, а также два позитрона, которые впоследствии, соединяясь с электронами, тоже дают гамма-излучение. При образовании одного

    ядра гелия-4 из четырех протонов выделяется энергия 26,7 МэВ, равная разности энергии покоя четырех протонов и энергии покоя ядра

    4Не. Эта энергия уносится электромагнитным излучением и нейтрино.

    В рассмотренных выше ядерных реакциях возникают гамма-кванты, которые распространяются в солнечном

    веществе по всем направлениям. На своем пути они взаимодействуют с атомами среды, ионами и электронами. В среднем такое взаимодействие имеет место на пути в 1 см, в то в...

    Забрать файл

    Похожие материалы:


ПИШЕМ УНИКАЛЬНЫЕ РАБОТЫ
Заказывайте напрямую у исполнителя!


© 2006-2016 Все права защищены