Радиохимические детекторы

В основе радиохимических методов детектирования нейтрино лежит выбор мишени, в которой под влиянием длительного действия нейтринного потока образуется пусть совсем немного атомов, но зато каких! Должны получаться атомы, которые потом не очень трудно отделить и посчитать. Легче всего посчитать радиоактивные атомы, поместив их после отделения от мишени внутрь специального счетчика. Для детектирования солнечных нейтрино есть две удобные мишени - это хлор (в виде соединения со сложным названием "тетрахлорэтилен", оно просто менее опасно, чем сам хлор) и галлий (легкоплавкий металл). Нейтрино при взаимодействии с хлором превращают его в радиоактивный аргон, а при взаимодействии с галлием - в радиоактивный германий. Галлиевый и хлорный эксперименты чувствительны к различным видам нейтрино, поэтому, сравнивая результаты, можно сделать вывод о том, какие нейтрино и в какой пропорции летят к нам из Солнца. В любом из экспериментов мишень должна быть большой. Например, чтобы из галлиевой мишени получить за месяц стояния под потоком солнечных нейтрино хотя бы 20 штук радиоактивных атомов германия, необходимо взять порядка 60 тонн этого самого галлия. Атомы германия накапливаются примерно за месяц, после чего хитрыми химическими приемами их отделяют от мишени и помещают в специальный счетчик, который дает сигналы о распаде атомов германия (они ведь радиоактивны!). Кроме того, счетчик дает много других сигналов, и умные математики разбираются, какие из сигналов в той или иной степени обусловлены нейтринным происхождением. Недостаток радиохимического метода - большая инерционность. Мы видим, сколько нейтрино попало в мишень за истекший отчетный месяц, но не знаем - в какие именно дни, часы, минуты и секунды непрошенные гости застревали в галлиевых атомах. Зато этот метод позволяет ловить низкоэнергетичные нейтрино, а метод с электронными детекторами - не позволяет.

Электронные детекторы

Электронный метод регистрации солнечных нейтрино основан на том, что при попадании нейтрино в атом мишени, последний иногда переходит в возбужденное состояние. Ну и потом, попозже, он переходит обратно, в основное. Поскольку переход атома из состояния в состояние, как мы знаем, связан с перемещением электронов, соответствующий метод так и назвали - электронным. При возвращении атома в нормальное состояние возникает световая вспышка. Чтобы ее наблюдать, мишень должна быть прозрачной. Если взять мишень объемом побольше (несколько миллионов литров) и поместить ее поглубже под землю - то вполне можно регистрировать вспышки от нейтрино. Это делают, развесив вокруг мишени светочувствительные приборы - фотоумножители (часто - по несколько десятков тысяч штук) и подключив их к компьютеру. В качестве мишени любят использовать специально обработанный керосин или очень чистую воду. Один из известных науке электронных детекторов расположен на дне озера Байкал, он использует воду прямо из озера, она там очень чистая, а вблизи дна - достаточно темно. К тому же - озеро настолько глубокое, что опасные мюоны практически не долетают до дна. Другие подобные детекторы расположены в глубоких шахтах. Недостаток электронного метода - очень высокие требования к чистоте мишени. Ведь в той же воде содержатся радиоактивные атомы (радия, урана, тория), которые при распаде устраивают вспышки! Даже в очень чистой воде из нескольких тысяч наблюдаемых вспышек только одна вызвана действием нейтрино. И умные программы должны эту вспышку отличить! Преимущество электронного метода очевидно - ученые точно видят, в какой момент наше нейтрино поразило мишень, и могут, например, понаблюдать, не приходят ли нейтрино чаще по понедельникам в обеденное время, чем ранним утром по вторникам. Наиболее современные электронные детекторы позволяют даже определить, с какой стороны прилетело то или иное нейтрино. Чаще всего, оно прилетает с солнечной стороны, но бывает и с другой тоже. То-то же ученые удивляются! Однако наука - она на то и наука, чтобы объяснить все природные курьезы.

Заключение

Результаты проводимых в мире ядерных исследований далеко не всегда согласуются с теорией. Например, величина потока солнечных нейтрино, регистрируемая в многочисленных экспериментах, не вписывается в представление ученых о строении Солнца. Чтобы все сошлось, деятели науки сначала пытались придумать другое устройство Солнца. Но не сумели. Теперь теоретики уже говорят, что Солнце тут не причем, просто у нейтрино имеется особое свойство, которое позволяет ему многократно менять свою энергию по пути от Солнца до Земли. Услышав про такой поворот событий, ученые стали строить все более современные и дорогие детекторы, которые позволят проверить, действительно ли свойства нейтрино меняются от пройденного им расстояния. Подобные казусы происходят во всех областях ядерной физики. И так будет до тех пор, пока человек не разберется в самых мельчайших подробностях устройства мира, который его окружает. Главный парадокс науки состоит именно в том, что этого не случится никогда.

Мы с вами рассмотрели здесь только самые главные понятия ядерной физики. Существуют еще и кварки, антивещество, гравитационные волны, многое другое, трудно понятное и трудно объяснимое. Ученых интересует Теория Большого Взрыва, происхождение Вселенной, их волнует, есть ли жизнь на Марсе и других далеких планетах. И по мере того, как мы познаем тайны материи, приобретенные знания и опыт начинают служить человеку, приносить ему пользу. Ведь не будь ядерной физики, разве бы мы знали про флюорографическое обследование, про атомные станции, ледокол "Ленин", радиоактивные метки, кристаллографию, изотопную экспертизу и договор ОСВ-2! Со временем ядерная физика глубоко войдет в нашу жизнь и нам останется только удивляться, как же раньше жили люди, не имея протонной печки на своей кухне.

Список литературы

Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://ermine.narod.ru