Problem solarnih neutrina

Problem solarnih neutrina predstavlja neslaganje između broja neutrina koji stignu do Zemlje i broja koji bi trebalo da stigne prema predviđanjima teorijskog modela unutrašnjosti Sunca. Ljudi su prvi put počeli da se bave neutrinom 1960-ih godina pa sve do 2002-ge godine kada je konačno rešen. Naime kako neutrini imaju masu, oni se mogu promeniti od tipa neutrina koji je nastao u Suncu do dva različita tipa koja se ne mogu datektovati.

Neutrino

Neutrino je elementarna čestica. Spada u leptone [što znači da nema naelektrisanje i spin je polubrojni. Sve do sada opažena neutrina su leve heličnosti. Dugo se verovalo da nema masu, međutim, postoje indikacije da neutrino ipak ima masu, mada vrlo malu. Postojanje neutrina je postulirao Volfgang Pauli, ime im je dao Enriko Fermi, a eksperimentalno ih registrovao Frederik Rejns 1956, za šta je dobio Nobelovu nagradu za fiziku 1995. godine.

Uvod

Sunce je prirodan nuklearni reaktor u kojem dolazi do fuzije i koji se pokreće pomoću proton-proton reakcije koja pretvara četiri protona u helijum, neutrino i energiju. Prelazna energija se oslobađa kao gama zračenje i kao kinetička energija delova, što uključuje i neutrine koji putuju od Sunčevog jezgra do Zemlje bez ikakve apsorpcije od strane Sunčevih spoljnih slojeva.

Kako detektori neutrina postaju dovoljno osetljivi da izmere protok neutrina do Zemlje, postalo je jasno da je broj detektovanih neutrina manji od broja koji predviđa model Sunčeve unutrašnjosti. U različitim eksperimentima broj detektovanih neutrina bio je između trećine i polovine u odnosu na ranije predviđen broj. To je sada poznato kao problem solarnih neutrina.

Merenje

Kasnih šezdesetih godina prošlog veka, Rej Dejvis i Džon Bakal su radili eksperiment koji je bio prvo merenje fluksa neutrina od Sunca i dobili su nedostatak u broju neutrina. Eksperiment je koristio detektor na bazi hlora. Hlor se koristi zato što je proizvod interakcije hlora i neutrina argon (37). Još jedan uslov bi trebalo da bude ispunjen, a to je da se hlor nalazi duboko u Zemlji tako da samo neutrin dolazi do njega. Konačno se dobija broj neutrina na osnovu broja atoma argona u hloru. Prema standardnom modelu Sunca trebalo bi da svake sekunde na metar kvadratni Zemlje da padne između 65 i 86 milijardi neurita. Ako to primenimo na rezervoar sa hlorom, preko verovatnoće ćemo dobiti da svaki dan treba da se stvori jedan atom argona. Međutim dobijen je 3 puta manji rezultat nego što je očekivan. Isti rezultat je dobijen i u eksperimentu u Japanu. To je dovelo do prostog zaključka- ili se u Suncu ne proizvede onoliko neutrina koliko se ranije mislilo ili jedan broj neurita ne dolazi do Zemlje. Ako bi prva teorija bila tačna to znači da bi i temperatura u jezgru morala biti manja a to bi uzrokovalo manji sjaj Sunca. To znači da ti neutrini nestanu na putu do Zemlje, ili ih jednostavno uređaj ne detektuje sve. To je dovelo do otkrića da neutrin poseduje vrlo malu masu koja mu omogućava da menja svoj oblik. To se naziva oscilacijom neutrina. Prema tome neutrin nastaje u jezgru onako kako je to prikazano standarnom modelu Sunca, ali u međuvremenu neki od njih promeni svoj oblik i tako onemogućavaju detektore da ih prepoznaju.