Проблема солнечных нейтрино

Так называемая проблема солнечных нейтрино (нейтрино - это нейтральные лептоны с полуцелым спином, которые участвуют только в слабом и гравитационном взаимодействиях.), которая сводится к недостатку наблюдаемого потока нейтрино для объяснения света Солнца, возникла еще в конце 60-х годов прошлого века, когда этот поток был впервые измерен в знаменитом радиохимическом хлор-аргоновом эксперименте Р. Дэвиса в подземной лаборатории Хоумстейк.

Следующие радиохимические эксперименты, где как мишень используются ядра галлия, а не хлора, подтвердили результаты Р. Дэвиса. Поток электронных нейтрино, которые образуются во время термоядерных реакций в солнечном ядре, достаточно жестко привязан к свету Солнца. На Земле он должен представлять приблизительно 60 млрд. частиц за секунду на один квадратный сантиметр, однако наблюдаемый поток вдвое или втрое меньше предсказуемого. Несогласованность экспериментальных и теоретических данных можно объяснять несовершенной теорией о строении Солнца или неизвестными свойствами нейтрино. Были достаточно предложенные солнечные модели, которые уменьшали нейтронний поток, но все они по тем или другим причинам оказались неудовлетворительными.

Эксперимент SNO (Solar Neutrino Observatory) впервые дал возможность измерять полный поток всех (а не только электронных) нейтрино от Солнца. Оказалось, что этот поток близок к предвидениям стандартных солнечных моделей, но большая часть нейтрино, образованных в ядре Солнца как электронные, на пути к Земле превращаются в нейтрино других типов, к которым радиохимические эксперименты не чувствительные. Такие взаимопревращения (осцилляции) возможны лишь в том случае, если нейтрино имеют массу. Этот результат является первым шагом за пределы Стандартной модели, которая "запрещает" переходы между поколениями лептонов и будет постулировать нулевую массу нейтрино.

Некоторые направления исследований свойств элементарных частиц астрономическими методами, по большей части является единственной возможностью выучить те или другие свойства частиц с нужной чувствительностью. Тот факт, что наблюдение галактик и зрение дают возможность исследовать поведение материи на субатомных масштабах, на первый взгляд кажется парадоксальным, но в этом проявляется глубокое единство физического мира.