Обнаружено тау-нейтрино

Физики могут праздновать большую победу: в фундамент мироздания заложен последний камень. Обнаружена последняя недостающая частица - тау-нейтрино.

Физики могут праздновать большую победу: в фундамент мироздания заложен последний камень. Обнаружена последняя недостающая частица - тау-нейтрино.

По современным представлениям, в основе всего вещества лежат 16 фундаментальных частиц: 6 кварков (u, d, s, c, b, t), 6 лептонов (электрон, мюон, тау-лептон, электронное нейтрино, мюонное нейтрино и тау-нейтрино) и 4 «переносчика взаимодействий» (среди них - глюон). Все остальные хорошо известные нам частицы - нейтрон, протон, мезоны (так называемые элементарные частицы) - построены на основе фундаментальных (за исключением бозонов, к которым относится фотон - квант света, и бозонов Хиггса).

Вопрос с «переносчиками взаимодействий» оставим пока в стороне. А вот из остальных 12 частиц тау-нейтрино все эти году ускользало из сетей, расставленных учеными. И вот наконец удача - тау-нейтрино удалось экспериментально обнаружить! Получено подтверждение тому, что эта неуловимая частица является полноправным «кирпичиком», строительным блоком природы, и она взаимодействует с веществом в строгом соответствии с теоретическими предсказаниями. Несколько важно это открытие, говорит следующий факт: почти все физики уверены, что «герои дня» получат Нобелевскую премию по физике в течение ближайших лет.

В 1997 году на ускорителе частиц Tevatron в Лабораториях Ферми в Чикаго был поставлен эксперимент: интенсивный нейтринный пучок был направлен на столкновение с мишенью. Одно из миллионов миллионов тау-нейтрино все же вступило во взаимодействие с атомом железа и превратилось в тау-лептон, который оставил свой росчерк длиной в миллиметр на пластинке, зафиксировавшей результаты эксперимента.

Физики говорят, что подтверждение существования тау-нейтрино легкое, но убедительное. Им понадобилось около трех лет, чтобы обработать все результаты эксперимента и с уверенностью заявить: именно тау-лептон, образовавшийся при столкновении тау-нейтрино с атомом железа, оставил свой след. След зафиксирован в трех измерениях и представляет собой дорожку с перегибом, указывающим на то, что тау-лептон распался вскоре после своего рождения.

Один из физиков дал такую оценку проделанной работе: «Это были поиски той самой иголки в стогу сена. В ходе экспериментов было записано около 6 миллионов следов взаимодействий частиц. Анализируя различные сигналы, поступавшие от 15-метрового детектора, мы отвергли около 1000 следов, которые показались нам подозрительными. В наших руках осталось всего 4 следа взаимодействий, но они доказывают существование тау-нейтрино!».

Если открытие американцев будет признано всем мировым сообществом физиков, их ждет высокая награда. Открытие электронного нейтрино Клайдом Кованом и Фредериком Рейнесом принесло им Нобелевскую премию в 1995 году, открытие мюонного нейтрино Леоном Ледерманом, Мелвином Шварцем и Джеком Штейнбергом - Нобелевскую премию 1988 года.

Леон Ледерман так отозвался о сообщении об открытии третьего вида нейтрино: «Прямое подтверждение существования тау-нейтрино - долгожданное и очень важное открытие. Важное - потому что дает нам новые ключи к пониманию взаимосвязей внутри семейства нейтрино, и долгожданное, потому что существование тау-нейтрино было предсказано 25 лет назад, и оставалось лишь поймать его за хвост». В общем-то, физики знали, что в один прекрасный день тау-нейтрино просто должно быть найдено. Но это не умаляет огромного значения результатов эксперимента.