Для регистрации солнечных нейтрино, проверки модели Солнца и ядерных реакций,
приводящих к выделению энергии на Солнце, Р. Дэвисом был построен нейтринный
детектор, содержащий
400000 л четыреххлористого углерода. Нейтрино
регистрировались по образованию радиоактивного 37Ar в
реакции
37Cl + νe → 37Ar + e−.
Эту реакцию для регистрации нейтрино впервые предложил Б. М. Понтекорво в 1946 г. Изотоп 37Ar имеет период полураспада 35 дней. Порог регистрации нейтрино хлорным методом составляет 0.81 МэВ. Зарегистрированный Р. Дэвисом поток солнечных нейтрино оказался в 3 раза меньше предсказанного теорией.
Рис. 56. Нейтринный детектор Дэвиса.
Р. Дэвис: «Проблема солнечных нейтрино оставалась нерешенной с 1967 по
2001 гг. В течение этого времени как измеренный поток нейтрино, так и его
теоретические оценки изменились незначительно. Я никогда не находил ошибок в
своих экспериментах. Джон Бакол никогда не находил каких-либо просчетов в
стандартной модели Солнца; в действительности, результаты гелиосейсмологии
подтвердили профиль температуры в его модели Солнца. Не было сомнений, что
теория и наблюдения различались в три раза. За 25 лет радиохимическим методом
было извлечено и измерено 2200 атомов
37Аг и получено значение потока солнечных
нейтрино 2,56 ± 0.16 (статистическая ошибка) ± 0.16 (систематическая ошибка)
SNU.
Современное теоретическое предсказание стандартной солнечной
модели дает
SNU. <…>
В 1969 году Грибов и Понтекорво (и позднее Вольфенштейн) предложили гипотезу
нейтринных осцилляций, которая впоследствии была развита в работах Михеева и
Смирнова и теперь известна как МСВ-эффект. <…>
Проблема солнечных нейтрино нашла свое решение после оглашения первых
результатов экспериментов нейтринной обсерватории в Садбери (Sudbury
Neutrino
Observatory,
SNO).
На протяжении нескольких последних лет МСВ-эффект (возможность
изменения сорта нейтрино при прохождении вещества) был наиболее привлекательным
для объяснения проблемы солнечных нейтрино. Эта теория получила дополнительную
поддержку в 1998 г., когда группа Супер-Камиоканде сообщила об обнаружении
осцилляций атмосферных нейтрино, рождающихся в широких атмосферных ливнях. В
2001 году группа из нейтринной обсерватории в Садбери обнародовала данные по
регистрации электронных нейтрино от Солнца. Эти данные в сочетании с
результатами Супер-Камиоканде позволили сделать вывод, что нейтрино осциллируют
из одного сорта в другой. В 2002 году дополнительные данные
SNO
убедительно доказали существование нейтринных осцилляций и привели
в согласие полный поток нейтрино с теоретически ожидаемым значением».
Реликтовое нейтрино
Через несколько десятых долей секунды после Большого взрыва Вселенная стала прозрачной для нейтрино. В дальнейшем нейтрино и вещество расширялись независимо – изменение температуры и давления нейтрино не совпадало с изменением температуры и давления остальной части Вселенной. Нейтринный газ в дальнейшем охлаждался адиабатически из-за красного смещения, вызванного расширением Вселенной. Число нейтрино должно было сохраниться практически неизменным до наших дней. Их концентрация должна быть примерно такой же, как реликтовых фотонов. Однако в связи с тем, что отделение нейтрино произошло раньше излучения, температура реликтовых нейтрино должна быть несколько меньше. К настоящему времени нейтринный газ охладился до 2 K. Экспериментальное обнаружение реликтовых нейтрино представляет важную и сложную проблему.
