Ядерные реакции в звездах и лаборатории

Одной из наиболее интригующих проблем современной физики элементарных частиц являются свойства нейтрино: обладают ли нейтрино массой и смешиваются ли нейтрино разных сортов. В течение последних 30 лет ведутся интенсивные теоретические и экспериментальные исследования физики нейтрино. Из наиболее важных экспериментов следует выделить эксперименты с атмосферными, солнечными, ускорительными и реакторными нейтрино, которые могут указывать на нейтринные осцилляции (каждый в своей области параметров осцилляции Dm² и sin²q). Практически каждый из этих экспериментов обнаруживает некоторые аномалии, причиной которых могли бы быть осцилляции нейтрино. Однако не исключены другие объяснения.

Задача корректного расчета потоков нейтрино (будь то солнечные или атмосферные нейтрино) с необходимостью является междисциплинарной, вовлекая в себя методы квантовой теории поля, ядерной физики, астрофизики, физики плазмы и физики малочастичных систем. Один из ярких примеров – солнечные нейтрино, которые образуются в pp (в основном) и в CNO циклах. Чтобы предсказать потоки солнечных нейтрино, необходимо знание многих ингредиентов, таких как астрофизические: светимость и возраст Солнца, начальный состав элементов; и физические: сечения ядерных реакций при малых энергиях (порядка 10 – 12 кэВ), учет плазменных эффектов на скорости ядерных реакций, не говоря уже о самой солнечной модели, которая является физическим описанием солнечной структуры и ее эволюции со временем и включает в себя также множество эффектов из различных областей физики.

Все это требует проведения рабочих совещаний, на которых специалисты из различных областей физики могли бы обсудить наиболее интересные проблемы и доложить новейшие результаты своих исследований.

С 8 по 19 февраля этого года в Тренто (Италия) было организовано рабочее совещание под названием “Ядерные реакции в звездах и в лаборатории”, которое ставило своей целью привлечь специалистов, работающих в ядерной физике, физике плазмы, астрофизике и физике малочастичных систем, к обсуждению проблем в нейтринной физике и астрофизике. Организаторами этого совещания выступили сотрудники ОИЯИ и Университета г. Росток (Германия) – председатель В. Беляев, сопредседатель Г. Рёпке и координатор М. Бейер. Финансовую поддержку и доброжелательный прием оказал Европейский институт теоретических исследований в ядерной физике и смежных областях (ЕСТ*). В конференции приняли участие 38 физиков из 11 стран, при этом четверо участников были из России: А. К. Мотовилов (ОИЯИ), С. Л. Яковлев (Санкт-Петербургский университет) и авторы этой статьи.

В течение двух недель участники совещания в непринужденной обстановке в одном из зданий ЕСТ* на Villa Tambosi детально обсуждали различные физические вопросы, касающиеся теоретических и экспериментальных исследований ядерных реакций при низких энергиях (что является актуальным для солнечных моделей), расчеты малочастичных систем в вакууме и среде. Серия докладов была посвящена расчетам эффектов экранирования электрических зарядов реагирующих ядер электронами в среде, что является актуальным для понимания эволюции звезд, а также касается предсказаний потоков солнечных нейтрино. Существенное внимание также уделялось моделям эволюции нейтронных звезд и сверхновых, а также различным астрофизическим эффектам, связанным с ними.

Несмотря на разнообразие рассматриваемых вопросов и кажущуюся их разобщенность, многие из них связаны между собой при помощи слабого взаимодействия, которое ответственно за эффекты на расстояниях порядка 10^-16 см, определяют время эволюции звезд, а также отвечают за процессы эволюции вещества во Вселенной на астрофизическом масштабе в сотни световых лет.

Можно считать, что стержнем конференции была физика нейтрино. В течение дня заслушивалось четыре часовых доклада, все остальное время отводилось для частных дискуссий и обсуждения совместных проектов. Такая форма проведения конференций, на наш взгляд, является наиболее стимулирующей в смысле дальнейших исследований. Увлеченные дискуссии продолжались также за обедом и ужином, которые совместно проводили участники конференции в обеденной комнате на Villa Tambosi или в уютном ресторанчике. На выходные, в конце недели, многие отправлялись кататься на горных лыжах или же осматривать достопримечательности итальянских городов. Все это вместе создавало непринужденную, неформальную обстановку, чрезвычайно стимулирующую научные контакты и совместные исследования, что, пожалуй, и является главной целью научных конференций и рабочих совещаний.

В заключение еще раз хочется поблагодарить сотрудников ЕСТ* за оказанный гостеприимный прием и доброжелательность.