 |
3) Translate the sentences into English.
|
|
|
|
3) Translate the sentences into English.
a) Опираясь на уравнение Эйнштейна E=mc², британский астрофизик сэр Артур Эддингтон предложил гипотезу, согласно которой ядерные реакции, отвечающие за превращение водорода в гелий, могут лежать в основе источника солнечной энергии. Трансформация водорода в гелий приводит к появлению двух нейтрино для каждого ядра гелия (что в числе других ученых удалось объяснить нобелевскому лауреату Гансу Бете).
b) Фредерик Рейнс и его коллеги сумели продемонстрировать, что существование нейтрино можно доказать в ходе реакций в ядерном реакторе, генерирующем мощный поток нейтрино. Построенный для регистрации солнечных нейтрино, детектор Дэвиса содержал более 600 тонн тетрахлорэтилена, составляя 14, 6 м в длину и 6, 1 м в диаметре.
c) Нейтрино очень слабо реагирует с материей, и лишь один из 1, 000миллиардов солнечных нейтрино может быть зарегистрирован на пути к Земле. Бруно Понтекорво предположил, что высокоэнергетичный нейтрино можно обнаружить после его вступления в реакцию с ядром хлора(при образовании ядра аргона и одного электрона). Новаторский подход Реймонда Дэвиса состоял в разработке метода выделения данных атомов аргона и их количественного измерения.
d) Масатоши Кошиба и его коллеги создали детектор нейтрино «Камиоканде», с помощью которого удалось измерить время появления нейтрино и установить направление их движения. Таким образом, впервые было доказано, что нейтрино поступают от Солнца.
e) В 1996 году был запущен детектор «Суперкамиоканде», при помощи которого стали возможны наблюдения эффектов, произведенных нейтрино в атмосфере и указывающих на новое явление – нейтринные осцилляции, т. е. превращения нейтрино в частицы другого типа, что подразумевает наличие у них ненулевой массы.
|
|
|
f) В 1949 году было впервые зафиксировано рентгеновское излучение за пределами Земли – с областей на поверхности Солнца, где наблюдались пятна и извержения, а также из прилегающих солнечных корон с температурой несколько миллионов градусов по Цельсию. Риккардо Джаккони и Бруно Росси разработали конструкцию телескопа, способного зарегистрировать излучение при помощи конусообразных изогнутых зеркал, полностью отражающих лучи.
g) В результате экспериментов, поставленных Джаккони и его исследовательской группой, было обнаружено, что большинство космических источников рентгеновского излучения составляли двойные звезды, в которых одно из тел вращается по узкой орбите вокруг нейтронной звезды или черной дыры. Запущенная в 1999 г. космическая рентгеновская обсерватория «Чандра» (названная в честь Субраманьяна Чандрасекара) предоставила необыкновенно детализированные изображения небесных тел в рентгеновском излучении.
h) Благодаря заслугам ученых, стоявших у истоков рентгеновской астрономии (в особенности, Джаккони), на данный момент известно, что во вселенной происходят необычайно быстрые изменения, в которых огромные объемы энергии высвобождаются в процессах, длящихся менее одной секунды, с участием объектов, чей размер сопоставим с Землей, но намного более компактных, чем наша планета.
n) Make an outline of the text and render its main content in English.
SUPPLEMENTARY EXERCISES.
1) Render the text in English and translate the marked sentences.
Загадка самой мелкой частицы во Вселенной, или как поймать нейтрино
Ещё в 1930-х годах физики предположили наличие в мироздании мельчайших нейтральных частиц. Их существование много чего объясняет, в том числе «уклонение» бета-распада от основополагающих законов - сохранения энергии и импульса. Однако до сих пор самая маленькая частица, названная нейтрино, остаётся самой загадочной. Нейтрино невидимы для нас и неосязаемы - это потому что взаимодействуют они с материей крайне слабо. Но именно по этой причине обладают феноменальной проникающей способностью. Теоретически вычислено, что они могут беспрепятственно преодолеть слой жидкого водорода толщиной в... тысячу световых лет!
|
|
|
Радиоактивные распады разного рода начали изучать еще в конце XIX века, и неудивительно, что в 1920-х годах ученые имели в своем арсенале приборы не только для регистрации самого распада, но и для измерения энергии вылетающих частиц, пусть и не особо точного по сегодняшним меркам.
В 1930-х Резерфорд показал, что в результате радиоактивного распада появляются электроны, и это явление назвали бета-распадом. Затем супруги Кюри обнаружили бета-распад, сопровождающийся появлением позитронов. Тогда стали различать положительный (с позитронами) и отрицательный (с электронами) бета-распады. Но при обоих поведение частиц как бы игнорировало законы сохранения энергии и импульса.
И тогда Вольфганг Паули спас ситуацию. По его собственному признанию, от отчаяния он выдвинул гипотезу, что внутри ядра скрываются электрически нейтральные лёгкие частицы, которые уносят с собой остаток потерянной ядром энергии. То есть процесс бета-распада сопровождается появлением не одной наблюдаемой заряженной частицы - электрона либо позитрона - а двух. Вторую обнаружить практически невозможно из-за того, что она имеет маленькую массу и нулевой электрический заряд. И идея эта была воспринята в научном сообществе с восторгом.
Паули предложил и название этой частице - нейтрон. Но после открытия нейтронов в составе атомного ядра он же и переименовал её в нейтрино - «маленькую нейтральную частицу» в переводе с итальянского.
В 1956 году, за два года до смерти Паули, нейтрино было экспериментально обнаружено в обратном бета-распаде группой Фредерика Райнеса и Клайда Коуэна (Райнес получил за это Нобелевскую премию).
Как только стало понятно, что нейтрино хоть и сложно, но все же можно зарегистрировать, ученые начали пытаться уловить нейтрино внеземного происхождения. Самый очевидный их источник — Солнце. В нем постоянно происходят ядерные реакции, и можно подсчитать, что через каждый квадратный сантиметр земной поверхности проходит около 90 миллиардов солнечных нейтрино в секунду.
|
|
|
На тот момент самым эффективным методом ловли солнечных нейтрино был радиохимический метод. Суть его такова: солнечное нейтрино прилетает на Землю, взаимодействует с ядром; получается, скажем, ядро 37Ar и электрон (именно такая реакция была использована в эксперименте Рэймонда Дэйвиса, за который ему впоследствии дали Нобелевскую премию). После этого, подсчитав количество атомов аргона, можно сказать, сколько нейтрино за время экспозиции взаимодействовало в объеме детектора. На практике, разумеется, все не так просто. Надо понимать, что требуется подсчитать единичные атомы аргона в мишени весом в сотни тонн. Тут-то и обнаружилось, что похищено ⅔ солнечных нейтрино (измеренный поток оказался в три раза меньше предсказанного).
Обсуждалось достаточно много различных гипотез, но в итоге ученые стали склоняться к мысли, что дело в хитрой природе самих нейтрино.
В период между экспериментальным открытием нейтрино и опытами по изучению солнечных нейтрино произошло еще несколько интересных открытий. Во-первых, были открыты антинейтрино и доказано, что нейтрино и антинейтрино по-разному участвуют во взаимодействиях. Причем все нейтрино во всех взаимодействиях всегда левые (проекция спина на направление движения отрицательна), а все антинейтрино — правые. Мало того что это свойство наблюдается среди всех элементарных частиц только у нейтрино, оно еще и косвенно указывает на то, что наша Вселенная в принципе не симметрична. Во-вторых, было обнаружено, что каждому заряженному лептону (электрону, мюону и тау-лептону) соответствует свой тип, или аромат, нейтрино. Причем нейтрино каждого типа взаимодействуют только со своим лептоном.
Еще в 50-х годах XX века было высказано предположение, что лептонный аромат (тип нейтрино) не обязан сохраняться. То есть если в одной реакции родилось электронное нейтрино, то по пути к другой реакции нейтрино может превратиться в мюонное. Эта гипотеза была блестящим образом подтверждена при измерениях потока солнечных нейтрино в сцинтилляционных экспериментах с большой водной мишенью SNO и Kamiokande. Когда вместо потока электронных нейтрино стали измерять полный поток всех типов нейтрино, результаты прекрасно подтвердили переход нейтрино из одного типа в другой, или нейтринные осцилляции.
|
|
|
Открытие осцилляций нейтрино, решив одну проблему, создало несколько новых. Суть в том, что еще со времен Паули нейтрино считались безмассовыми частицами подобно фотонам. Осцилляции все изменили, поскольку для их существования масса, пусть и маленькая, обязательна. Обнаружение массы у нейтрино, разумеется, привело экспериментаторов в восторг, но озадачило теоретиков. Во-первых, массивные нейтрино не вписываются в Стандартную модель физики элементарных частиц, которую ученые строили еще с начала XX века. Во-вторых, та самая загадочная левосторонность нейтрино и правосторонность антинейтрино хорошо объясняется только опять-таки для безмассовых частиц. При наличии массы левые нейтрино должны с некоторой вероятностью переходить в правые, то есть в античастицы, нарушая закон сохранения лептонного числа, или вовсе превращаться в какие-то нейтрино, не участвующие во взаимодействии. Сегодня такие гипотетические частицы принято называть стерильными нейтрино.
Разумеется, экспериментальные поиски массы нейтрино тут же резко возобновились. Но сразу возник вопрос: как же измерить массу того, что никак не удается поймать? Ответ один: не ловить нейтрино вообще, а, например, вести прямой поиск массы нейтрино в бета-распаде, в случае которого ядро распадается с излучением электрона и нейтрино. Нейтрино поймать не удается, но поймать и измерить с очень большой точностью возможно электрон. Спектр электронов несет информацию и о массе нейтрино.
Проблема массивного нейтрино не решена до сих пор. Теория Хиггса не может объяснить настолько маленькие массы. Требуется ее существенное усложнение или привлечение каких-то более хитрых законов, по которым нейтрино взаимодействуют c остальным миром. Физикам, занимающимся исследованием нейтрино, часто задают вопрос: «А как исследование нейтрино может помочь среднестатистическому обывателю? Какую финансовую или другую выгоду можно извлечь из этой частицы? » Но ведь когда-то и исследование полупроводниковых диодов относилось к чисто фундаментальной физике, без какого-либо практического применения. Однако, технологии, которые разрабатываются для создания современных экспериментов по физике нейтрино, широко используются в промышленности уже сейчас, так что каждая вложенная в эту сферу копейка довольно быстро окупается. Сейчас в мире ставятся несколько экспериментов, масштаб которых сравним с масштабом Большого адронного коллайдера; эти эксперименты направлены исключительно на исследование свойств нейтрино. И чем больше мы сможем узнать о них, тем лучше будем представлять, как устроено мироздание.
|
|
|
(на основе статьи Александра Нозика “Просто о сложном: загадка самой мелкой частицы во вселенной, или как поймить нейтрино” 7 сентября 2016 Theory and Practice).
|
|
|
