1.1 История исследования осцилляции нейтрино
Первоначально идея об осцилляциях нейтрино была выдвинута выдающимся советским физиком Б. Понтекорво в 1957 г. [1]. Данная работа последовала за серией публикаций, посвященных фундаментальным вопросам слабых взаимодействий, таких как открытие нарушения пространственной четности в /3-распаде [2] и теории двухкомпонентного безмассового нейтрино [3-5]. Современное изложение феноменологической теории электрослабых взаимодействий приведено в книге [6]. В работе [1] Б. Понтекорво впервые предположил, по аналогии с довольно хорошо известными в то время осцилляциями К мезонов (К0 <-> К0), что возможны также и переходы между нейтрино и антинейтрино в вакууме. Необходимо отметить, что к моменту опубликования статьи [1], электронное антинейтрино еще не было обнаружено в эксперименте. Детектирование электронного антинейтрино произошло при проведении реакторного эксперимента [7], в котором электронное антинейтрино было зарегистрировано в результате обратного /3-распада.
Окончательно идея об осцилляциях между нейтрино и антинейтрино была сформулирована Б. Понтекорво в 1958 г. в работе [8]. В этой статье было отмечено, что в данном типе осцилляции нейтрино не сохраняется
4
4
5
лептонное число. Следует упомянуть, что в своей статье [8] Б. Понтекорво рассматривал осцилляции нейтрино не только с чисто теоретической точки зрения, но также и предложил возможный эксперимент по изучения данного явления в лабораторных условиях. Однако, как это также было отмечено и самим автором, длина осцилляции, т.е. характерное расстояние, пойдя которое, значительная часть первоначально испущенных антинейтрино перейдет в нейтрино, должна быть большой. Таким образом, подобный эксперимент вряд ли мог быть осуществлен в то время.
Б. Понтекорво вернулся к рассмотрению осцилляции нейтрино в 1967 г. В его работе [9] были сформулированы критерии возможности возникновения осцилляции нейтрино, которые, по современной терминологии, эквивалентны наличию недиагональных элементов в массовой матрице нейтрино. Наряду с осцилляциями нейтрино, принадлежащими к различным поколениям, в этой статье обсуждались также и осцилляции между активными и стерильными нейтрино. В работе [9] высказывалось предположение о возможности осцилляции нейтрино испущенных в недрах Солнца в результате протекающих там термоядерных реакций. Как следствие подобных осцилляции, поток нейтрино, регистрируемый на поверхности Земли, должен быть меньше ожидаемого. Таким образом, можно утверждать, что в статье [9] Б. Понтекорво предугадал хорошо известную теперь проблему солнечных нейтрино. Отметим, что работа [9] была опубликована еще до того, как были получены окончательные результаты по регистрации солнечных нейтрино.
В работе [10] В. Н. Грибов и Б. Понтекорво рассмотрели майрановскую массовую матрицу. В данном случае два майорановских нейтрино имеют определенные массы и связаны с нейтрино, участвующими в слабых взаимодействиях, посредством смешивания. Выражение для вероятности того, что электронное нейтрино останется в прежнем состоянии с течением времени, было получено в статье [10]. Также в данной работе были рас-
6
смотрены вакуумные осцилляции солнечных нейтрино. Аналогия между кварковым и лептонным секторами была проведена в работах [11, 12], в которых нейтринные остщллятщи рассматривались на основе смешивания между двумя дираковскими нейтрино. По аналогии с кварками и лептона-ми остщллятщи солнечных нейтрино в случае дираковской и майорановской массовой матрицы также обсуждались в работе [13].
Необходимо отметить, что смешивание между нейтринными состояниями, принадлежащими к различным поколениям, рассматривалось в работе [14]. В данной статье предполагалось, что существуют состояния нейтрино (определенные как истинные нейтрино) отличные от состояний, участвующих в слабых взаимодействиях, которые были названы слабыми нейтрино. Было также показано, что истинные и слабые состояния нейтрино связанны друг с другом с помощью ортогонального преобразования. Однако, остщллятщи нейтрино, как явление, основанное на временной эволюции квантовой системы со смешиванием, в работе [14] не обсуждались.
1.2 Экспериментальное изучение солнечных нейтрино
Возможность регистрировать солнечные нейтрино начала интенсивно обсуждаться после того, как в 195

Получить работу