Сергей Язев - Лекции о Солнце

Это сильный вывод. Читатель, относящийся с доверием к теории термоядерного синтеза, должен смириться с тем, что сквозь каждый квадратный сантиметр поверхности его тела каждую секунду проносится порядка 100 миллиардов невидимых частиц! Ни люди, ни нейтрино этого не замечают: эти удивительные частицы, согласно теории, могут пролететь сквозь всю Землю, не взаимодействуя на своем пути ни с одним атомом, из которых состоит наша планета.

Но тогда, скажет читатель, это принципиально непроверяемый тезис! Если нейтрино не взаимодействует с веществом, то они не будут взаимодействовать и с нашими приборами, а значит, мы не сможем доказать, существуют ли вообще эти частицы и действительно ли они летят в таком гомерическом количестве из недр Солнца! Согласно принципу фальсификации, проверить это невозможно, следовательно, все рассуждения о нейтрино не относятся к разряду научных!

К счастью, это будет преждевременное утверждение. Нейтрино почтине взаимодействуют с веществом, но все-таки взаимодействуют. И та же самая теория подсказывает, что именно может произойти, если такое взаимодействие осуществится.

Метод был впервые предложен в 1946 году академиком Бруно Понтекорво (1913–1993) – итальянским физиком, с 1950 года работавшим в СССР. Это тот самый Понтекорво, о котором пел Владимир Семенович Высоцкий:

Метод Понтекорво был реализован спустя 11 лет Раймондом Девисом (1914–2006) в США, получившим за свои исследования Нобелевскую премию по физике в 2002 году. Оказывается, атомы хлора способны поглощать нейтрино с энергиями выше определенного предела, испуская при этом электрон и превращаясь в радиоактивные ядра изотопа аргона с периодом полураспада 35 дней.

В штате Южная Дакота Дэвис поставил первый в истории хлор-аргонный эксперимент. В шахте на глубине 1455 метров был установлен резервуар с жидким перхлорэтиленом – веществом, богатым хлором. 615 тонн вещества были спрятаны так глубоко, чтобы защититься от космических частиц высоких энергий, которые могли вызвать эффекты, такие же, как и ожидаемые от солнечных нейтрино. Почти полтора километра земной породы надежно защищали установку от проникновения любых частиц, кроме нейтрино. Нейтрино от Солнца должны были попадать в установку Дэвиса «снизу», пройдя сквозь всю Землю!

Чувствительность метода должна была стать абсолютно фантастической. Специально для этих экспериментов была введена специальная единица – SNU , или Solar Neutrino Unit . Один SNU соответствует потоку нейтрино, при котором в детекторе, содержащем 10 36(миллиард миллиардов миллиардов миллиардов) ядер атомов хлора-37 образуется одно ядро изотопа аргона-37 за секунду. Были разработаны специальные физико-химические методы извлечения отдельных ядер аргона из огромной массы хлора.

Теория предсказывала, что с учетом конкретной массы вещества в хлорном детекторе и небольшого фона, все-таки создаваемого космическими лучами (частицами несолнечного происхождения), изредка должны регистрироваться реакции поглощения солнечных нейтрино хлором, соответствующие примерно восьми SNU . На практике детектор Дэвиса регистрировал поток нейтрино, в среднем соответствовавший втрое меньшей величине – примерно 2,55 SNU (одна солнечная частица за два-три дня). Таковы итоги этого почти двадцатилетнего эксперимента.

Поток солнечных нейтрино был обнаружен! Это подтверждало теорию ядерного синтеза: другие способы производства нейтрино в недрах Солнца неизвестны. Но расхождение с теорией вызывало подозрение: что-то неладно либо в методике эксперимента, либо в теории.

Еще один важный принцип в науке – это воспроизводимость результата. Если эффект существует, он должен фиксироваться и на других установках.

Теория допускала взаимодействие потока нейтрино не только с атомами хлора. Советский физик Вадим Алексеевич Кузьмин (1937–2015) предложил новый тип эксперимента на основе захвата нейтрино ядрами атомов галлия. В результате галлий должен превращаться в радиоактивный германий с периодом полураспада 11,4 суток. Согласно теории, для регистрации одного захвата нейтрино в сутки было достаточно существенно меньшей массы детектора – 20 тонн галлия.

Советский (через год ставший российским) детектор, готовившийся совместно с США, заработал в 1990 году. Резервуар с 57 тоннами галлия был размещен в глубине горы на Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН в Баксанском ущелье на Северном Кавказе (эксперимент SAGE ).