Главная    Почта    Новости    Каталог    Одноклассники    Погода    Работа    Игры     Рефераты     Карты
  
по Казнету new!
по каталогу
в рефератах

Проблема солнечных нейтрино



 Другие рефераты
Применение магнитов Применение спектрального анализа Программа развития энергетического комплекса Проблемы развития атомной энергетики

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



Введение
............................................................................
............................................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..................................................................
........    19



                                  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  ?,  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  ?-лептон,  и  три  соответствующих
аромата (сорта) нейтрино: электронное ?e, мюонное ?? и  тау-нейтрино  ??,  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 ((10-21с) 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 Т1 < 15(106 К, при 15(106  < T2 <  25(106   К
и при T3 > 25(106  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  время  как  радиус  Солнца
составляет 7(1010  см.  При  каждом  столкновении  фотоны  гибнут,  порождая
новые. В результате энергия фотонов постепенно уменьшается.  Проходят  сотни
тысяч лет, прежде чем "дальним  родственникам"  рожденных  в  недрах  Солнца
гамма-квантов удается выбраться  наружу.  Но,  к  сожалению,  они  мало  чем
похожи  на  своих  "предков":  в  ядерных  реакциях   рождаются   гамма-   и
рентгеновские  кванты,  а   выходят   из   Солнца   фотоны   оптического   и
ультрафиолетового диапазона. Это излучение никак не отражает свойств  среды,
в которой первоначально возникли кванты.
      Иное дело – нейтрино. Для того чтобы покинуть Солнце, им  нужно  всего
2 с. Важно и то, что, пройдя  сквозь  огромную  толщу  солнечного  вещества,
нейтрино сохраняют всю ту информацию,  какую  они  получили  в  термоядерных
реакциях. Даже ночью солнечные нейтрино приходят к нам, проходя через  толщу
Земли, совершенно не замечая ее существования.
      Ежесекундно в недрах Солнца сгорает 3,6(1038 протонов.  Поскольку  при
превращении четырех протонов  в  ядро  гелия-4  рождаются  два  нейтрино,  в
недрах Солнца должны  ежесекундно  генерироваться  1,8(1038  нейтрино.  Если
теперь эту величину разделить на 4?R2, где R = 150(106 км  –  расстояние  от
Земли до Солнца, то получим величину полного  потока  нейтрино  на  Земле  –
6,6(1010 нейтрино на  1  см2  в  1  с.  Важно  отметить,  чт
12345След.
скачать работу


 Другие рефераты
История психологии
Протестантизм
Великий Шелковый путь на территории Казахстана
Милетская школа- философское учение древней Греции


 

Отправка СМС бесплатно

На правах рекламы


ZERO.kz
 
Модератор сайта RESURS.KZ