НЕЙТРИ́ННЫЕ ОСЦИЛЛЯ́ЦИИ

НЕЙТРИ́ННЫЕ ОСЦИЛЛЯ́ЦИИ, пе­рио­ди­че­ский во вре­ме­ни или в про­стран­ст­ве про­цесс пол­но­го или час­тич­но­го пе­ре­хо­да од­но­го ти­па ней­три­но в дру­гой (или дру­гие), ко­то­рый воз­мо­жен при на­ли­чии у ней­три­но мас­сы и сме­ши­ва­ния. Сме­ши­ва­ние оз­на­ча­ет, что ней­три­но с оп­ре­де­лён­ны­ми леп­тон­ны­ми чис­ла­ми (леп­тон­ны­ми аро­ма­та­ми), уча­ст­вую­щие в сла­бом взаи­мо­дей­ст­вии, не име­ют оп­ре­де­лён­ных масс, а яв­ля­ют­ся ли­ней­ны­ми ком­би­на­ция­ми со­стоя­ний с оп­ре­де­лён­ны­ми мас­са­ми и опи­сы­ва­ют­ся мат­ри­цей сме­ши­ва­ния, ко­то­рая для 3 ти­пов ней­три­но за­да­ёт­ся 3 уг­ла­ми сме­ши­ва­ния и ком­плекс­ной фа­зой, оп­ре­де­ляю­щей сте­пень на­ру­ше­ния за­ря­до­вой чёт­но­сти.

Впер­вые воз­мож­ность Н. о. бы­ла рас­смот­ре­на Б. М. Пон­те­кор­во в 1957 по ана­ло­гии с ос­цил­ля­ция­ми ме­зо­нов $\text K^0↔{\tilde {\text K}}^0$. Пон­те­кор­во об­су­ж­дал воз­мож­ность пе­ре­хо­да ме­ж­ду ней­три­но и ан­ти­ней­три­но, по­сколь­ку то­гда ещё не бы­ло из­вест­но, что су­ще­ст­ву­ют ней­три­но 3 ти­пов (аро­ма­тов): элек­трон­ные $ν_е$, мю­он­ные $ν_μ$ и тау-ней­три­но $ν_τ$. В 1962 япон. фи­зи­ки Д. Ма­ки, М. На­ка­га­ва и С. Са­ка­та рас­смот­ре­ли ос­цил­ля­ции ней­три­но раз­ных аро­ма­тов: $ν_e↔ν_μ$.

Из-за раз­ли­чия в мас­сах вол­но­вые па­ке­ты раз­ных ней­три­но име­ют раз­ные фа­зо­вые ско­ро­сти и, сле­до­ва­тель­но, раз­ность фаз ме­ж­ду ни­ми из­ме­ня­ет­ся. Мо­но­тон­ный во вре­ме­ни рост раз­но­сти фаз при­во­дит к Н. о., т. е. в пер­во­на­чаль­но чис­том пуч­ке ней­три­но, напр. $ν_e$, по­яв­ля­ет­ся при­месь ней­три­но др. ти­па. В слу­чае ос­цил­ля­ций ней­три­но двух ти­пов ве­роят­ность об­на­ру­жить ней­три­но но­во­го ти­па на рас­стоя­нии $x$ от точ­ки ро­ж­де­ния рав­на:$$P_{v_e \leftrightarrow v_m} = \text{sin}^2 2\theta \:\text{sin}^2 \biggl( \frac {1,27 \Delta m^2x}{ℰ _v}\biggr),$$

где $θ$  – угол сме­ши­ва­ния, $\Delta m^2=m_1^2-m_2^2$ - раз­ность квад­ра­тов масс ней­три­но – па­ра­метр, оп­ре­де­ляю­щий ам­пли­ту­ду и час­то­ту ос­цил­ля­ций, $ℰ_v$  – энер­гия ней­три­но. Эф­фект Н. о. про­яв­ля­ет­ся ли­бо в ис­чез­но­ве­нии час­ти пер­во­на­чаль­но­го по­то­ка час­тиц, ли­бо в по­яв­ле­нии ней­три­но ино­го ти­па, ко­то­рый от­сут­ст­во­вал в пер­во­на­чаль­ном по­то­ке.

Ве­ще­ст­во, че­рез ко­то­рое про­хо­дит по­ток ней­три­но, мо­жет су­ще­ст­вен­но из­менить кар­ти­ну Н. о. В 1978 Л. Воль­фен­штейн (США) рас­смот­рел влия­ние на эво­лю­цию ос­цил­ли­рую­щих ней­три­но сре­ды по­сто­ян­ной плот­но­сти. В 1985 С. П. Ми­хе­ев и А. Ю. Смир­нов тео­ре­ти­че­ски по­ка­за­ли, что в сре­де с пе­ре­мен­ной плот­но­стью при оп­ре­де­лён­ных ус­ло­ви­ях про­ис­хо­дит т. н. ре­зо­нанс­ная кон­вер­сия ней­три­но – не­пре­рыв­ный и мо­но­тон­ный пе­ре­ход ней­три­но од­но­го ти­па в дру­гой. Та­кое яв­ле­ние про­ис­хо­дит при рас­про­стра­не­нии ней­три­но внут­ри Солн­ца или при вспыш­ке сверх­но­вой звез­ды (см. Ней­трин­ная ас­тро­но­мия).

Экс­пе­ри­мен­таль­но Н. о. бы­ли об­на­ру­же­ны при ис­сле­до­ва­нии по­то­ков ат­мо­сфер­ных ней­три­но на де­тек­то­ре Super-Kamiokande (Япо­ния), где на­блю­дал­ся де­фи­цит мю­он­ных ней­три­но. Он был объ­яс­нён как про­яв­ле­ние пе­ре­хо­дов $ν_μ↔ν_τ$. Мно­го­числ. экс­пе­ри­мен­ты с сол­неч­ны­ми ней­три­но так­же при­ве­ли к од­но­знач­но­му за­клю­че­нию, что де­фи­цит элек­трон­ных ней­три­но, об­на­ру­жен­ный в этих экс­пе­ри­мен­тах, объ­яс­ня­ет­ся пе­ре­хо­да­ми $ν_e↔ν_μ$ при про­хо­ж­де­нии че­рез сол­неч­ное ве­ще­ст­во. Позд­нее оба эти ре­зуль­та­та бы­ли под­твер­жде­ны в экс­пе­ри­мен­тах с ис­кусств. ис­точ­ни­ка­ми ней­три­но, соз­дан­ны­ми на ус­ко­ри­те­лях и в атом­ных ре­ак­то­рах.