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

Изотопы – различные типы атомов, относящиеся к одному и тому же химическому элементу. Все изотопы одного элемента содержат разное количество нейтронов. Некоторые изотопы радиоактивны, поэтому распадаются на атомы других типов, спонтанно испуская частицы и излучение. Дейтерий – один из изотопов водорода.

Искусственная радиоактивность – радиоактивность, спровоцированная в стабильном веществе путем бомбардировки его атомов высокоскоростными элементарными частицами.

Камера Вильсона – прибор, позволяющий обнаруживать заряженные частицы по следам, которые они оставляют в пересыщенном водяном паре или в парах спирта. Карл Андерсон в 1930-е гг. при помощи пузырьковой камеры открыл позитрон и мюон.

Квант – дискретный пучок энергии, который может излучаться или поглощаться атомом. Фотон – один квант света.

Квантовая механика – физическая теория, разработанная в начале XX в., описывающая феномены микромира и взаимодействия между материей и излучением на уровне квантов и вероятностей.

Кварк – класс элементарных частиц, из которых состоят протоны и нейтроны. Существует шесть ароматов кварков.

Корпускулярно-волновой дуализм – концепция квантовой механики, согласно которой частица может проявлять как свойства частицы, так и свойства волны. Так, можно считать, что свет одновременно состоит и из волн, и из частиц.

Космические лучи – быстрые частицы (протоны или атомные ядра), прилетающие из глубокого космоса и постоянно бомбардирующие верхние слои атмосферы. В последнее время появляются все более убедительные доказательства, что основными источниками космических лучей являются остатки сверхновых звезд.

Космический нейтринный фон – море низкоэнергетических «реликтовых» нейтрино, которыми, как сейчас считается, наполнена Вселенная. Эти нейтрино появились при Большом взрыве и отделились от обычной материи, когда возраст Вселенной составлял всего несколько секунд.

Космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение) – остаточный эффект Большого взрыва; излучение, оставшееся со времен очень жаркой эпохи, наступившей примерно через 380 000 лет после возникновения Вселенной. Космическое микроволновое фоновое излучение было открыто в 1965 г. и с тех пор исследовано очень подробно.

Космология – наука о происхождении, эволюции, общей организации и будущем Вселенной.

Кот Шрёдингера – мысленный эксперимент, предложенный Эрвином Шрёдингером, чтобы проиллюстрировать необычность квантовой механики. По условиям этого эксперимента кот, заключенный в ящике, может быть одновременно и жив, и мертв, пока наблюдатель не вмешается в эксперимент (не заглянет в ящик).

Крабовидная туманность – газообразные остатки сверхновой, которую можно было наблюдать в 1054 г. в созвездии Тельца. Почти в центре Крабовидной туманности находится нейтронная звезда.

Красный сверхгигант – этап развития звезды, на котором она сильно увеличивается и сжигает гелий. На данном этапе развития звезда очень массивна (она может быть в 10 и более раз тяжелее Солнца), а также обладает огромным радиусом (в сотни раз больше, чем у Солнца). При этом температура поверхности звезды относительно невелика (несколько тысяч градусов Цельсия).

Лептоны – семейство элементарных частиц, к которым относятся в том числе электрон и нейтрино. Лептоны не участвуют в сильных взаимодействиях, но поддаются слабому взаимодействию.

Магеллановы облака – Большое и Малое Магеллановы облака – две галактики неправильной формы, спутники нашей Галактики Млечный Путь. Взрыв сверхновой 1987А произошел в Большом Магеллановом Облаке.

Мантия – породы, расположенные между корой и ядром Земли (а также других планет земной группы).

Манхэттенский проект – программа научных исследований и разработок, позволившая сконструировать первые атомные бомбы в годы Второй мировой войны. В этом проекте под эгидой правительства США участвовали многие ведущие физики, дополнительную поддержку проекту оказывали Канада и Великобритания.

Масса – количество вещества в физическом теле.

Механизм качелей – теоретическая модель, предложенная для оценки массы нейтрино относительно масс других элементарных частиц. Согласно механизму качелей, наряду с известными легкими нейтрино должны существовать и их более тяжелые аналоги.

Микросекунда – одна миллионная часть секунды.

Млечный Путь – наша Галактика, представляющая собой уплощенный диск из звезд, пыли и газа. Обладает спиральными рукавами, центральным балджем и большим сферическим гало. Солнце находится на периферии галактического диска, а в центре нашей Галактики, вероятно, расположена массивная черная дыра.

Мюон – короткоживущая отрицательно заряженная частица, масса которой примерно в 200 раз превышает массу электрона. Наряду с электроном, тау-частицей и нейтрино относится к семейству лептонов.

Нарушение CP-симметрии – нарушение симметрии, согласно которой частицы и античастицы должны подчиняться одним и тем же законам физики. Понимание CP-четности имеет ключевое значение для ответа на вопрос: почему на заре существования Вселенной вещества стало значительно больше, чем антивещества?

Настуран – темный радиоактивный минерал, насыщенный ураном.

Нейтрон – субатомная частица, лишенная электрического заряда, имеющая массу чуть больше, чем у протона. Обычно находится в атомных ядрах.

Нейтронная звезда – плотный компактный остаток массивной звезды, которая взорвалась как сверхновая. Практически полностью состоит из нейтронов.

Новая физика – термин, описывающий совокупность физических явлений, не вписывающихся в Стандартную модель.

Нуклон – элементарная частица, содержащаяся в атомном ядре. К нуклонам относятся протоны и нейтроны.

Общая теория относительности – теория, дающая универсальное геометрическое описание гравитации, пространства и времени. Впервые предложена Альбертом Эйнштейном в 1915 г. В последующие годы ученые проверили множество положений этой гипотезы – в частности, искривление лучей света под действием гравитации и гравитационную задержку времени.

Осцилляции нейтрино – квантово-механический феномен, заключающийся в том, что при распространении нейтрино меняют аромат. Наличие осцилляций означает, что масса нейтрино не равна нулю.

Переменная звезда – звезда, яркость которой колеблется с течением времени – возможно, потому, что звезда то увеличивается, то уменьшается в размере либо если ее периодически затмевает звезда-соседка.

Позитрон – положительно заряженная частица с такой же массой, как и отрицательно заряженный электрон; антиэлектрон.

Проблема солнечных нейтрино – наблюдаемое несоответствие между количеством нейтрино, которые удавалось зарегистрировать, и их вероятным количеством согласно теоретическим прогнозам. Эта проблема сохранялась очень долго и была решена в 2000 г. благодаря открытию осцилляций нейтрино.