Представляем лауреата

Под руководством профессора Р. Дэвиса удалось после месячной экспозции извлечь из 600-тонной мишени всего десяток атомов радиоактивного аргона и зарегистрировать их в пропорциональном счетчике с объемом газа в один кубический сантиметр.

Существенный прогресс в подавлении фона был достигнут благодаря использованию вместо гейгеровского счетчика пропорционального счетчика с большим коэффициентом усиления, разработанного Б. М. Понтекорво еще в 1949 г. Это позволило выделять сигнал от распада аргона-37 не только по амплитуде, но и по форме импульса. “Второе обстоятельство, - вспоминал Бруно Понтекорво, - стало мне ясно только в 1968 году, и я сообщил о нем Дэвису на нейтринной конференции в Москве”. К 1973 г. появились первые результаты эксперимента Дэвиса. Средняя скорость образования аргона-37 составила 1 атом аргона за двое суток экспозиции. В течение более 20 лет Р. Дэвис провел 100 сеансов измерений потока солнечных нейтрино. “Большой успех в регистрации нейтрино, идущих от Солнца, - писал Бруно Максимович, - является, в основном, заслугой Р. Дэвиса, который, применяя хлор-аргоновый метод, ценой героического многолетнего труда достиг цели в середине 70-х годов”. За разработку хлор-аргонового метода и регистрацию солнечных нейтрино Р. Дэвис был награжден пятью премиями США, в том числе премией Национальной Академии наук США (1978 г.), премией Американского химического общества (1979 г.), премией Американского физического общества имени В. Пановского (вместе с Ф. Райнесом, 1992 г.).

Измеренный в опытах Р. Дэвиса поток солнечных нейтрино оказался в 3 раза меньше потока, рассчитанного Дж. Баколлом и другими авторами на основе “стандартной” теоретической модели Солнца, которая исходит из термоядерного происхождения солнечной энергии. Возникла “загадка солнечных нейтрино” или проблема дефицита солнечных нейтрино. Эксперименты с водяными черенковскими детекторами, выполненные в 1987 – 1998 гг. в Японии коллаборациями Камиоканде и Супер-Камиоканде, качественно подтвердили дефицит борных нейтрино от Солнца. В эксперименте регистрировали только нейтрино от распада бора-8 в реакциях рассеяния солнечных нейтрино на электронах в воде. По последним данным, измеренный поток борных нейтрино оказался в два раза меньше расчетного потока. Но черенковскими детекторами и хлор-аргоновым методом регистрировали, в основном, довольно энергичные борные нейтрино, которые составляют всего 0,005 процента от полного потока солнечных нейтрино. Кроме того, поток борных нейтрино очень чувствителен к температуре Солнца; чтобы объяснить дефицит солнечных нейтрино, достаточно было уменьшить в расчетах температуру внутри Солнца на 6 процентов, от 15,6 до 14,6 миллионов градусов.

Необходимы были новые эксперименты, способные регистрировать основной поток солнечных нейтрино от реакции Н + Н ® D + e+ + n e. Поток нейтрино от этой реакции составляет 90 процентов от полного потока и слабо зависит от температуры внутри Солнца. В 1968 г. советский теоретик В. А. Кузьмин предложил аналогичный хлор-аргоновому галлий-германиевый радиохимический метод, который позволил регистрировать практически полный поток солнечных нейтрино. Но только в начале 90-х годов, почти через 20 лет после опытов Р. Дэвиса, удалось зарегистрировать полный поток солнечных нейтрино, включая поток нейтрино от первой термоядерной реакции водородного цикла на Солнце.

Успех был достигнут в двух независимых экспериментах: в советско-американском эксперименте SAGE – в подземной Баксанской нейтринной обсерватории Института ядерных исследований РАН, и в эксперименте Европейской коллаборации – в подземной лаборатории в Гран-Сассо в Италии. Профессор Р. Дэвис принимает активное участие в советско-американском эксперименте на Баксане.

Измеренный полный поток солнечных нейтрино оказался снова меньше расчетного значения, на этот раз примерно в два раза. Загадка солнечных нейтрино остается. Выдвигалось много разных довольно экзотических предположений. Но наиболее часто обсуждаемое объяснение дефицита солнечных нейтрино – это осцилляции нейтрино: зависящие от времени переходы нейтрино из одного состояния в другое. Если имеют место осцилляции, то лишь некоторая часть нейтрино, дошедших от Солнца до Земли, может быть зарегистрирована. Остальные нейтрино из-за перехода в другое состояние не будут вызывать ядерные реакции в детекторе.

Явление осцилляций нейтрино было предсказано Бруно Максимовичем в 1957 году и в наше время стало одной из наиболее актуальных проблем не только в физике самой загадочной частицы – нейтрино, но и во всей физике частиц и астрофизике. Следует подчеркнуть, что Бруно Максимович предсказывал и обсуждал возможное проявление дефицита солнечных нейтрино вследствие осцилляций еще в 1967 – 1969 гг., то есть до того, как появились сообщения Дэвиса о “загадке солнечных нейтрино”.

Свою точку зрения по поводу объяснения и значения опытов Р. Дэвиса Бруно Максимович кратко сформулировал в 1983 году в ответах на вопросы корреспондента журнала “Природа”:

Вопрос: Чем выделена гипотеза осцилляций нейтрино?

Ответ: Объяснение “загадки солнечных нейтрино” с помощью осцилляций выделяется своей неэкзотичностью. Оно привлекательно с точки зрения физики элементарных частиц и не придумано специально для объяснения результатов Дэвиса. Гипотеза осцилляций, в принципе, допускает проверку, независимую от опытов с солнечными нейтрино, например, в экспериментах на реакторах, мезонных фабриках и ускорителях...

Вопрос: И в заключение, как вы оцениваете значение опытов Дэвиса?

Ответ: Я хотел бы подчеркнуть, что Р. Дэвис сделал большое астрономическое открытие и экспериментально доказал, что энергия звезд действительно имеет термоядерное происхождение. Однако проблема солнечных нейтрино не закрыта, и дальнейшие эксперименты могут сыграть важную роль в развитии наших представления как о Солнце, так и о свойствах самих нейтрино.

Профессор С. Бунятов