2000 №3

Для более точного определения массы необходимо с высокой точностью измерить форму спектра вблизи граничной энергии. Его график приведен на стр. 28 первой части статьи (см. «Наука и жизнь» № 2, 2000 г.). К сожалению, нарисован он с ошибкой: спектр двухчастичного распада (а) должен соответствовать не максимальной, а граничной энергии электронов трехчастичного распада (б). График будет нагляднее, если на оси ординат отложить не N, a √N — такое представление называется графиком Кюри. На рисунке показан ход безмассового спектра: прямая линия и ход спектров для нейтрино с массами 10 и 20 эВ. Хорошо видно, что, если энергия электронов заметно меньше граничной, все кривые неотличимы — масса нейтрино не проявляется. Но как только энергия приближается к граничной величине, ход спектра резко меняется и график стремительно «ныряет» к нулю. Вот этот «нырок» и должен уловить экспериментатор. Чем меньшую массу нейтрино мы хотим уловить, тем меньше область, где безмассовый спектр отличается от «массивного», и трудность эксперимента резко возрастает.

Самый точный на сегодняшний день эксперимент проделан под руководством В. Лобашова в Институте ядерных исследований (ИЯИ). Измерения показали, что график Кюри в области граничной энергии загибается не вниз, а вверх (а). Математически это означает, что квадрат массы нейтрино должен быть отрицательным. Физического смысла такой результат не имеет, поэтому исследователи продолжали непрерывные наблюдения и выяснили, что эффект возникает и пропадает с периодичностью в полгода. Исследователи нашли только одно рациональное объяснение происходящему. Известно, что Вселенная заполнена реликтовыми нейтрино очень малой энергии; их плотность — около 500 частиц на кубический сантиметр. Если в плоскости эклиптики имеется слой нейтрино высокой энергии и плотностью 10¹⁵ см³, то Земля, двигаясь по орбите, наклоненной к этой плоскости на небольшой угол, два раза в год входит в плотное нейтринное «облако» (б). Интенсивность реакций с участием нейтрино возрастает в миллионы раз, и это воспринимается как повышение граничной энергии взаимодействия. Но причины и механизмы образования такого плоского «облака» нейтрино остаются непонятными.

График Кюри. По горизонтали отложена энергия электронов, возникающих в трехчастичном распаде, по вертикали — корень квадратный из числа этих электронов. Если нейтрино не имеет массы, график остается прямолинейным до значения граничной энергии (а). Если у нейтрино есть масса, то график круто падает к нулю, не доходя до граничного значения на величину, равную энергии нейтрино (б). Экспериментатор должен уловить этот «нырок», возникающий в области очень малых энергий.