Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей - Рэй Джаявардхана

Принцип исключения Паули – правило, сформулированное Вольфгангом Паули. Согласно этому правилу, никакие два фермиона (частицы с дробным спином) не могут занимать одно и то же квантовое состояние. Принцип исключения Паули объясняет, каким образом нейтронные звезды и белые карлики противостоят действию гравитации, а не уменьшаются до бесконечности.

Принцип неопределенности – математическое отношение, иногда именуемое «принцип неопределенности Гейзенберга». Согласно принципу неопределенности, существует фундаментальный предел того, насколько точно мы можем измерить свойства частицы (или системы частиц). Например, чем точнее мы определяем положение частицы, тем меньше знаем о ее импульсе, и наоборот.

Протон – положительно заряженная субатомная частица; протоны есть в ядре любого атома. Так, в атоме водорода один протон, в атоме гелия – два, в атоме углерода – шесть протонов.

Протон-протонный цикл – серия реакций ядерного синтеза, в ходе которых водород превращается в гелий; протекает в недрах Солнца и других небольших звезд.

Радиоактивность – процесс, при котором нестабильное атомное ядро переходит в иное состояние, испуская частицы. Существует несколько типов радиоактивности: альфа-излучение, бета-распад, гамма-излучение.

Радиометрическая датировка – технология, используемая для определения возраста горных пород и метеоритов, основанная на сравнении содержания радиоактивных изотопов и продуктов их распада. При этом скорость распада каждого изотопа известна. Ученые пользуются радиометрической датировкой для определения возраста Земли и Солнечной системы.

Рентгеновское излучение – вид излучения, обладающий меньшей энергией, чем гамма-лучи, с меньшей длиной волны, чем у ультрафиолетовых лучей, но большей, чем у гамма-лучей.

Рождение пар – образование частицы и соответственно античастицы из энергии (согласно уравнению E = mc2, где E означает энергию, m – массу, а с – скорость света в вакууме).

Сверхновая 1987А – сверхновая, взорвавшаяся в галактике Большое Магелланово Облако и наблюдавшаяся с Земли в 1987 г. Нейтринные детекторы на Земле зафиксировали нейтрино, извергнутые при взрыве этой звезды.

Сверхновая – небесное тело, образующееся в результате взрыва массивной звезды на заключительном этапе ее существования либо в результате взрыва звездного «огарка», перетягивающего на себя чрезмерное количество материи от звезды-соседки. Химические элементы тяжелее железа (например, золото) образуются только при взрывах сверхновых.

Световой год – расстояние, которое свет преодолевает в вакууме за год, чуть менее 10 трлн км.

Сильное взаимодействие – одна из четырех фундаментальных сил природы, действующая на сверхмалых расстояниях. Она удерживает вместе кварки, образующие протоны и нейтроны, а также протоны и нейтроны в атомном ядре.

Синтез – слияние легких атомных ядер, в результате которого образуется более тяжелое ядро. Ядерный синтез сопровождается выделением энергии (в некоторых случаях и других элементарных частиц). Ядерный синтез – причина горения большинства звезд.

Слабое взаимодействие – одна из четырех фундаментальных сил природы, лежащая в основе радиоактивности.

Солнечная модель – физическая модель, описывающая внутреннюю структуру Солнца и процессы, протекающие в его ядре.

Солнечные нейтрино – нейтрино, образующиеся в ходе ядерных реакций, протекающих в недрах Солнца.

Сохранение энергии – в физике существует закон (принцип) сохранения энергии, согласно которому энергия ниоткуда не появляется и никуда не исчезает, а просто переходит из одного состояния в другое. Кроме того, энергия может превращаться в массу, а масса – в энергию по уравнению E = mc2.

Специальная теория относительности – теория, сформулированная Альбертом Эйнштейном. Основана на высказывавшихся ранее идеях Галилея и других ученых, которые описывали объекты, движущиеся с постоянными скоростями относительно друг друга. Согласно специальной теории относительности ход времени относителен, а скорость света абсолютна.

Стандартная модель – парадигма теоретической физики, описывающая весь материальный мир в контексте взаимодействия некоторого количества разновидностей элементарных частиц, соответствующих им античастиц и «переносчиков взаимодействий» – например, фотонов. Разработка Стандартной модели продолжалась несколько десятилетий, эта парадигма окончательно оформилась в 1970-е гг. Прогнозы Стандартной модели подтверждены множеством экспериментов. Однако Стандартная модель не может объяснить феномена наличия массы у нейтрино, а также дать ответ на некоторые другие вопросы – например, что представляет собой «темная материя».

Счетчик Гейгера – простой прибор для обнаружения радиации, например, альфа– и бета-частиц или гамма-лучей, испускаемых радиоактивными веществами.

Тектоника плит – медленные масштабные движения плит, из которых состоит кора Земли (или другой планеты земного типа).

Темная материя – невидимая материя, о существовании которой известно по ее гравитационному воздействию на обычную (видимую) материю, из которой состоят галактики и галактические скопления. Предполагается, что темной материи во Вселенной гораздо больше (по массе), чем обычной, но из чего она может состоять, пока совершенно не понятно. В определенный период ученые полагали, что темная материя может состоять в основном из нейтрино, но сегодня известно, что масса нейтрино для этого слишком незначительна.

Теорема Нётер – закономерность, открытая математиком Эмми Нётер: симметрия в природе подразумевает сохранение, и наоборот.

Теория – гипотеза, подтвердившаяся в результате экспериментов и/или наблюдений.

Тритий – редкий изотоп водорода, в ядре которого содержится не один протон (как в обычном водороде), а протон и два нейтрона.

Тяжелая вода – жидкость, химически аналогичная обычной воде (H2O), но содержащая вместо двух атомов водорода два атома дейтерия: D2O.

Углеродно-азотно-кислородный цикл – комплекс реакций ядерного синтеза, при которых углерод, кислород и азот выступают катализаторами, ускоряющими процесс превращения водорода в гелий. Углеродно-кислородно-азотный цикл – основной механизм образования энергии звезд, масса которых превышает 1,3 солнечных масс.

Ускоритель частиц – устройство, применяемое для разгона частиц (обычно образующих очень узкие пучки) до огромных скоростей.

Фотон – квант света (или другого электромагнитного излучения).

Фотоэлектронный умножитель (ФЭУ) – устройство, улавливающее свет. Используется для обнаружения излучения Черенкова, испускаемого, когда под воздействием нейтрино (например) в воде или во льду образуется электрон или мюон.