Процессы превращения нейтрино одного типа в другой

Еще в конце 50-х годов Б. М. Понтекорво высказал гипотезу о возможном несохранении лептонных чисел, приводящем к эффекту осцилляции нейтрино. Вкратце суть дела состоит в следующем. Подобно тому, как в квантовой физике каждому бариону (например, протону или нейтрону) ставится в соответствие барионный заряд, характеризующий способность частицы участвовать в сильном взаимодействии, каждому члену семейства лептонов – электрону и электронному нейтрино, мюону и мюонному нейтрино и т. д. – ставится в соответствие свое квантовое число – лептонный заряд. Считается, что в реакциях взаимопревращения элементарных частиц эти квантовые числа по отдельности сохраняются.

В этом случае оказываются возможными процессы превращения нейтрино одного типа в другой. Расчеты показывают, что если осцилляции нейтрино действительно существуют, в природе, то пучок электронных нейтрино, выходящий, например, из реактора, на некотором расстоянии будет представлять собой смесь разных типов нейтрино. В последнее время с эффектом осцилляции электронных нейтрино связывают решение одной из острых проблем современной астрофизики – дефицитом солнечных нейтрино в установке Р. Девиса. Солнце, являясь естественным термоядерным реактором, должно создавать значительный поток электронных нейтрино, возникающих в реакциях протон-протонного цикла. Четыре протона превращаются там в ядро 4Не, а разность энергии покоя 4Не и протонов, равная 26,7 МэВ, уносится электромагнитным излучением и нейтрино.

Поскольку внутренние слои звезды непрозрачны ,для излучения, ясно, что информацию о ее строении могут до нас донести лишь электронные нейтрино. С целью регистрации этих частиц от Солнца в шахте в Южной Дакоте (США), была построена установка, заполненная примерно на 4000 м? перхлорэтиленом С2С14. При взаимодействии солнечного ve с хлором возникает изотоп 37Аr, который после химического разделения мог бы быть обнаружен по своей радиоактивности.

Более того, если подтвердятся данные о массивности электронных нейтрино, то с учетом возможного равенства масс покоя ve, va и v, суммарная плотность всех нейтрино, дошедших до нас от лептонной эры расширения Вселенной, превысит (при т=30 эВ) критическую плотность материи примерно в 5 раз. При этом, однако, возраст Метагалактики окажется меньше возраста таких старых объектов, как шаровые звездные скопления, и этот результат следует рассматривать, по-видимому, как указание на меньшие значения нейтринной массы покоя (меньше 5 эВ).