Problem neutrin słonecznych
Problem neutrin słonecznych to różnica między zmierzoną liczbą neutrin docierających do Ziemi a przewidywaniami teoretycznymi opartymi na modelu wnętrza Słońca. Problem ten został zauważony w latach 60. XX wieku, a jego rozwiązanie miało miejsce dopiero w 2002 roku, po lepszym zrozumieniu fizyki neutrin i modyfikacji teorii cząstek elementarnych.
Proces syntezy jądrowej w Słońcu
Słońce działa jako naturalny reaktor termojądrowy, w którym wodór jest przekształcany w hel. W trakcie tego procesu, znanego jako reakcja proton-proton (p-p), powstają neutrina, które podróżują do Ziemi, nie ulegając absorpcji. Teoretyczne modele przewidywały określoną liczbę neutrin, jednak pomiary wykazały, że do Ziemi dociera tylko 1/3 do 1/2 tej liczby.
Historia odkrycia problemu
- W pierwszych badaniach zakładano, że model Słońca może być błędny, sugerując różnice w temperaturze i ciśnieniu wewnętrznym.
- Jednak wyniki heliosejsmologii potwierdziły standardowy model budowy Słońca.
- Ostatecznie zidentyfikowano problem w zrozumieniu właściwości neutrin, w tym ich masy i zdolności do zmiany typu.
Teoria oscylacji neutrin
Pierwotnie wierzono, że neutrina są bezmasowe i nie mogą zmieniać typu. W latach 80. XX wieku teoretycznie przewidziano, że neutrina mogą mieć masę i przechodzić między różnymi typami. To wyjaśnia, dlaczego niektóre neutrina elektronowe mogły nie zostać zarejestrowane przez detektory na Ziemi.
Dowody eksperymentalne
- W 1998 roku eksperyment Super-Kamiokande w Japonii zaobserwował oscylację neutrin, co było pierwszym dowodem na ich masę.
- W 2002 roku Sudbury Neutrino Observatory (SNO) wykryło wszystkie trzy typy neutrin słonecznych, w tym neutrina elektronowe.
- Analiza wykazała, że około 35% wykrytych neutrin to neutrina elektronowe, co zgadza się z teoretycznymi przewidywaniami.
W marcu 2006 roku, eksperyment MINOS potwierdził wcześniejsze wyniki, chociaż nadal występuje pewna rozbieżność między teorią a pomiarami.
