которые, в свою очередь, рождались при соударении пучка протонов с ядрами. В этом опыте было установлено, что мюонные и электронные нейтрино различны.

В 1964 г. в Москве, в Институте теоретической и экспе­риментальной физики, в ядерной реакции, идущей под действием пучка нейтронов из ядерного реактора, впервые наблюдались слабые ядерные силы. На языке Ферми такие силы обусловлены взаимодействием тока с сопряженным током . Это открытие подтвердило выдвинутую задолго до этого гипотезу о том, что существует взаимодействие единого слабого заряженного тока со своим сопряженным током.

Если бы весь заряженный ток состоял только из двух слагаемых , то в произведении было бы четыре слагаемых. В электронном -распаде прояв­ляется слагаемое. В позитронном -распаде про­является сопряженное слагаемое. В слабых ядер­ных силах — диагональное слагаемое . Другое диагональное слагаемое, , должно давать рассея­ние электронных нейтрино на электронах. Этот процесс впервые удалось наблюдать на опыте лишь в 1976 г. Но к этому времени уже не оставалось сомнений, что схема «токXток» правильна. Только место нуклонов в токе заняли кварки, а лептонов стало больше.

Нейтринные массы и осцилляции. Двойной -распад.

Сравнивая между собой лептонные и кварковые токи, мы подчеркивали, что первые гораздо проще и что их простота связана с тем, что массы нейтрино равны нулю. Существует, однако, подозрение, что простота эта иллю­зорна: что в действительности массы нейтрино отличны от нуля, что в вакууме имеют место переходы между раз­личными типами нейтрино — так называемые нейтринные осцилляции и, более того, что нет столь уж резкой грани между нейтрино и антинейтрино.

Прямые лабораторные эксперименты до последнего вре­мени не давали никаких указаний на то, что массы нейт­рино не равны нулю, но при этом высокая точность была достигнута лишь для электронных нейтрино: ,<35 эВ. Верхние же пределы для мюонного и, особенно, -нейтрино гораздо хуже: 0,6 МэВ, 250 МэВ.

Существует, правда, космологическое ограничение на массы всех 'сортов нейтрино, согласно которому сумма наверняка не превышает 100 эВ. Как заметили Герштейн и Зельдович, это ограничение вытекает из того, что, согласно теории большого взрыва, число реликтовых нейтрино должно быть примерно равно числу реликтовых фотонов. (Существование последних было от­крыто в 1965 г. Пензиасом и Вильсоном.) На каждый про­тон во Вселенной приходится примерно 10е—1010 фотонов. Если нейтрино было бы столько же и если бы масса каж­дого нейтрино составляла, скажем, 100 эВ, то очевидно, что суммарная масса нейтринного газа во Вселенной на два-три порядка превосходила бы массу обычного веще­ства. Расчеты показывают, что такая высокая плотность должна была бы привести к более быстрой эволюции Все­ленной и получающийся при этом возраст Вселенной оказался бы меньше, чем возраст некоторых горных пород на Земле. Следует учесть, однако, что космологическое ограничение на массыиперестает работать, если эти частицы достаточно быстро распадаются на.

В 1980 г. были опубликованы результаты эксперимента, проведенного в Институте теоретической и эксперимен­тальной физики в Москве, согласно которым масса элект­ронного нейтрино отлична от нуля: 14 эВ46 эВ. Этот вывод был сделан на основе измерения спектра элект­ронов в -распаде трития:

Когда электрон вылетает с энергией, близкой к макси­мальной, то кинетическая энергия нейтрино близка к нулю. Это создает оптимальные условия для обнаружения возмож­ной массы нейтрино. Измеряя форму спектра электронов вблизи его верхней границы, экспериментаторы пришли к указанному выше результату. Распад .трития с его ре­кордно малым энерговыделением особенно подходит для таких измерений.

В связи с вопросом о нейтринных массах возрос интерес к поискам двух явлений: нейтринных осцилляции и двойного -распада.

Впервые на возможность существования нейтринных осцилляции указал в середине 50-х годов Понтекорво, вскоре после того, как Пайс и Пиччиони предсказали осцилляционные эффекты в пучках нейтральных K-мезонов. В настоящее время число работ, посвященных теоретиче­скому обсуждению нейтринных осцилляции, исчисляется сотнями. В ряде лабораторий на ядерных реакторах и ускорителях идут экспериментальные поиски этого яв­ления.

Попытки наблюдать осцилляции на ускорителях также пока что не дали положительного результата. Не обнару­жены осцилляции и у нейтрино, рожденных космическими лучами в атмосфере Земли. Наиболее точные измерения такого рода были осуществлены в Баксанской нейтринной обсерватории. Здесь наблюдали реакции, инициированные нейтрино, рожденными над Австралией и прошедшими сквозь земной шар. Несмотря на такой большой путь от источника до детектора, никаких признаков утечки (по сравнению с расчетным потоком нейтрино видно не было.

Обычно лептоны характеризуют лептонным квантовым числом L, которое равно +1 дляи —1 для . В стандартной теории слабого взаимодействия лептонное число сохраняется. Если, однако, нейтрино обладают майорановыми массами, то лептонное число не сохраняется. При этом, вместо трех нейтрино и трех антинейтрино, мы имели бы дело с шестью истинно нейтральными, так называемыми майорановыми нейтрино. Входящие в слабые токи нейтральные состоя­ния представляли бы собой суперпозиции этих майорано­вых нейтрино.