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