Два сорта нейтрино

Но сюрпризы далеко не кончились. В 1962 году в нейтринной физике произошло новое удивительное событие. Мы уже говорили о μ-мезонах. Их сходство с электронами (и позитронами, если речь идет о μ+, т. е. о положительных мезонах) касается и взаимодействий с нейтрино.

В опытах 1956 года антинейтрино, сталкиваясь с протонами, порождало позитроны. А почему не μ+-мезоны? Просто потому, отвечали физики, что не хватало энергии. μ+-мезоны примерно в 200 раз тяжелее позитронов и, следовательно, для их образования требуется во столько же раз большая энергия. Антинейтрино же, вылетающие из реактора, такого запаса энергии не имеют. А если бы имели? Тогда,— отвечали ученые,— μ+-мезоны рождались бы примерно столь же часто, как и позитроны.

Если бы, далее, какой-нибудь дотошный человек продолжал бы спрашивать: а вдруг оказалось бы, что и быстрые антинейтрино из реактора рождают позитроны? — то многие физики, по-видимому, отвечали бы на такой вопрос скептической улыбкой. Ведь окажись это так, пришлось бы признать, что между «электронным» и «μ-мезонным» нейтрино есть какая-то разница. Пришлось бы признать, что есть разные сорта нейтрино, а это как-то не укладывалось в уже устоявшееся представление о нейтрино. Даже в такой «молодой» отрасли науки, как нейтринная физика* успевают образоваться привычные представления.];

Вопрос о двух нейтрино оказался актуальные лишь в тот момент, когда появилась реальная возможность решить его экспериментально. Идея опыта была предложена советским физиком Б. М. Понтекорво. Сам опыт с блеском провели наши американские коллеги.

Нейтроны — очень удобный источник антинейтрино. Однако, чтобы антинейтрино рождались с большими энергиями, нужно предварительно сообщить значительную энергию и нейтронам. Но ускорителей для нейтронов нет. Эти частицы нейтральны, а разгонять мы сегодня умеем только заряженные частицы.

Есть, однако, и другой путь. Хорошо известно, что при распаде π-мезона образуется μ-мезон и нейтрино (или антинейтрино). Какое нейтрино — «электронное» или μ-мезонное»? Недавно такой вопрос даже не ставился. Теперь, когда он поставлен, мы можем осторожно ответить: во всяком случае, «μ-мезонное» наверняка. Оно тесно связано с μ-мезоном уже «общностью рождения». Является ли оно одновременно «электронным»? Нужен опыт...

Опыт, проведенный в 1962 году на ускорителе в 30 миллиардов электронвольт в Брукхейвене, подготовлявшийся два года, выглядел так. Пучок ускоренных протонов налетал на бериллиевую мишень, рождая потоки π-мезонов. Эти последние в свою очередь, распадаясь, давали наряду с μ-мезонами то, что было самым важным: антинейтрино (и нейтрино) больших энергий. Правда, их было совсем не так много, как в опытах с реактором. Однако вычисления показали, что быстрые антинейтрино куда «охотнее» взаимодействуют с другими частицами, чем медленные *). Для регистрации порождаемых антинейтрино частиц применялась так называемая искровая камера. Эта камера содержала 10 тонн алюминиевых пластин, между которыми создавалось высокое напряжение. Если быстрая заряженная частица пролетает сквозь пластины, то в зазорах на пути ее следования возникает искровой разряд между пластинами. Огненный след, хорошо видимый на фотографии, позволяет легко отличить μ-мезоны от позитронов и электронов. Чтобы в камеру проходили извне только нейтрино (и антинейтрино), имелась специально предусмотренная защита.

1 2