Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей - Рэй Джаявардхана

Super-Kamiokande (Super-K) – см. Kamiokande.

Альфа-излучение (альфа-частица) – совокупность двух протонов и двух нейтронов, фактически – ядро гелия. Когда радиоактивное ядро испускает альфа-частицу, оно превращается в ядро другого элемента, стоящего на две клетки ближе к началу периодической системы Менделеева.

Аннигиляция – процесс, происходящий при контакте частицы с античастицей. Например, когда аннигилируют позитрон и электрон, выделяются гамма-лучи.

Антивещество – материя, состоящая из античастиц. Частица и античастица имеют одинаковую массу, но противоположный заряд и спин.

Аромат – термин квантовой физики, означающий сорт частицы. Существует три аромата нейтрино, которые ассоциированы с электроном, мюоном и тау-частицей.

Атмосферные нейтрино – нейтрино, образующиеся в верхних слоях атмосферы под действием космических лучей.

Барионы – семейство субатомных частиц, каждая из которых состоит из трех кварков. Барионы участвуют в сильных взаимодействиях.

Белый карлик – компактное плотное ядро звезды, потерявшей свои внешние слои. Именно такова последняя стадия существования звезд, сравнимых по размеру с нашим Солнцем, которые недостаточно массивны, чтобы претерпеть сверхновый взрыв.

Бета-лучи – быстрые электроны или позитроны, испускаемые некоторыми радиоактивными ядрами.

Бета-распад – спонтанная трансформация атомного ядра, при которой нейтрон превращается в протон, испуская электрон и антинейтрино.

Бетельгейзе – звезда, красный сверхгигант, расположенный на «правом плече» созвездия Орион. Основной кандидат на превращение в сверхновую в недалеком будущем.

Бозон Хиггса – элементарная частица, которая, согласно Стандартной модели, ассоциирована с полем Хиггса и сообщает некоторым другим элементарным частицам массу. Летом 2012 г. на Большом адронном коллайдере было проведено два эксперимента, подтвердившие существование бозона Хиггса.

Большой адронный коллайдер (БАК) – самый мощный в мире ускоритель частиц, расположенный в лаборатории CERN в Женеве.

Большой взрыв – процесс, в результате которого возник космос. Доказательства теории Большого взрыва – наблюдаемое расширение Вселенной, реликтовое микроволновое излучение и относительная распространенность легких элементов.

Водород – самый легкий и самый распространенный элемент во Вселенной. В ядре самого распространенного изотопа водорода содержится всего один протон. В атоме значительно более редкого изотопа, так называемого «тяжелого водорода» содержится протон и нейтрон.

Галактика – большой звездный остров, в котором, как правило, насчитывается от сотен миллионов до миллиардов звезд, а также содержится большое количество звездной пыли и газа. Содержимое галактики удерживается вместе под действием собственной гравитации. См. также Млечный Путь.

Гамма-лучи – электромагнитное излучение, обладающее еще большей энергией, чем рентгеновское. Длина волны у гамма-лучей еще короче, чем у рентгеновских. Некоторые радиоактивные вещества испускают гамма-лучи. Гамма-лучи также образуются при контакте вещества и антивещества (при аннигиляции).

Гелий – самый легкий после водорода и второй по распространенности элемент во Вселенной, в ядре которого содержится два протона. В ходе звездного ядерного синтеза водород превращается в гелий; в дальнейшем возможно превращение гелия в углерод, а углерода – в кислород.

Гелиосейсмология – наука о волнообразных возмущениях Солнца, изучающая недра нашей звезды.

Геонейтрино – нейтрино, образующиеся при распаде радиоактивных элементов в недрах Земли.

Гидрофон – микрофон, предназначенный для использования под водой.

Голубой сверхгигант – поздняя стадия развития массивной звезды, характеризующаяся высокими поверхностными температурами (десятки тысяч градусов Цельсия) и большим радиусом (в десятки раз больше, чем у Солнца).

Гравитационные волны – рябь пространственно-временного континуума, которая распространяется как волны. При поглощении тел черными дырами или нейтронными звездами генерируются сильные гравитационные волны. Существование гравитационных волн предсказано общей теорией относительности Эйнштейна, и, хотя эти волны пока не удалось непосредственно наблюдать, имеются убедительные косвенные доказательства в пользу их существования.

Двойной бета-распад – редкое явление, при котором два нейтрона в одном и том же ядре одновременно превращаются в два протона. При этом выделяется два нейтрино и два антинейтрино. Если нейтрино действительно являются собственными античастицами, как предполагал Этторе Майорана, то антинейтрино, испускаемые одним нейтроном, могут быть немедленно поглощены другим; в таком случае произойдет так называемый «безнейтринный двойной бета-распад». Если физики докажут, что безнейтринный двойной бета-распад действительно случается в природе, то гипотеза Майораны подтвердится и у нас появится возможность объяснить асимметрию в количестве вещества и антивещества.

Дейтерий – изотоп водорода, в ядре которого содержится один протон и один нейтрон, а не просто один протон, как в обычном водороде.

Деление ядра – распад атомного ядра на более легкие фрагменты. Зачастую при делении ядра выделяется большое количество энергии и элементарных частиц, например нейтронов.

Длина волны – расстояние между двумя соседними гребнями волны.

Задержка времени – в теории относительности – разница в количестве истекшего времени, замеренная двумя разными наблюдателями. Может возникать потому, что один из наблюдателей движется относительно другого с очень большой скоростью либо если сильно отличается сила гравитации, испытываемой двумя этими наблюдателями.

Излучение Черенкова – характерное бледно-голубое излучение частиц, например электронов или протонов, движущихся в определенной среде (например, в воде или во льду) со скоростью, превышающей скорость света в той же среде. Тем не менее их скорость не превышает скорости света в вакууме.

Изотопы – различные типы атомов, относящиеся к одному и тому же химическому элементу. Все изотопы одного элемента содержат разное количество нейтронов. Некоторые изотопы радиоактивны, поэтому распадаются на атомы других типов, спонтанно испуская частицы и излучение. Дейтерий – один из изотопов водорода.

Искусственная радиоактивность – радиоактивность, спровоцированная в стабильном веществе путем бомбардировки его атомов высокоскоростными элементарными частицами.

Камера Вильсона – прибор, позволяющий обнаруживать заряженные частицы по следам, которые они оставляют в пересыщенном водяном паре или в парах спирта. Карл Андерсон в 1930-е гг. при помощи пузырьковой камеры открыл позитрон и мюон.

Квант – дискретный пучок энергии, который может излучаться или поглощаться атомом. Фотон – один квант света.

Квантовая механика – физическая теория, разработанная в начале XX в., описывающая феномены микромира и взаимодействия между материей и излучением на уровне квантов и вероятностей.

Кварк – класс элементарных частиц, из которых состоят протоны и нейтроны. Существует шесть ароматов кварков.

Корпускулярно-волновой дуализм – концепция квантовой механики, согласно которой частица может проявлять как свойства частицы, так и свойства волны. Так, можно считать, что свет одновременно состоит и из волн, и из частиц.

Космические лучи – быстрые частицы (протоны или атомные ядра), прилетающие из глубокого космоса и постоянно бомбардирующие верхние слои атмосферы. В последнее время появляются все более убедительные доказательства, что основными источниками космических лучей являются остатки сверхновых звезд.

Космический нейтринный фон – море низкоэнергетических «реликтовых» нейтрино, которыми, как сейчас считается, наполнена Вселенная. Эти нейтрино появились при Большом взрыве и отделились от обычной материи, когда возраст Вселенной составлял всего несколько секунд.

Космическое микроволновое фоновое излучение (реликтовое излучение) – остаточный эффект Большого взрыва; излучение, оставшееся со времен очень жаркой эпохи, наступившей примерно через 380 000 лет после возникновения Вселенной. Космическое микроволновое фоновое излучение было открыто в 1965 г. и с тех пор исследовано очень подробно.