взаимодействие; фактически он имеет настолько много общего со своим более легким родственником, что его часто описывают как «тяжелый электрон». Мюон нестабилен, имеет срок жизни 2,2 миллионных секунды, а затем распадается на электрон и две другие частицы. Понтекорво правильно догадался, что на раннем этапе этой игры в процесс будут вовлечены нейтрино и антинейтрино, и это помогло ему сделать еще одну мудрую догадку: нейтрино должно иметь при себе некое «удостоверение», связанное либо с мюоном, либо с электроном. «Для людей, работавших с мюонами в прежние времена, – вспоминал он в Париже, – вопрос относительно различных типов нейтрино никогда не терял своей актуальности»115.
Если каждый мюон, представляющий собой лептон, распадается на три лептона, одним из которых являлся электрон, то сохранение лептонов предполагает, что две другие частицы должны отменить взаимное влияние друг друга: они должны представлять собой лептон и антилептон – иными словами, нейтрино и антинейтрино. Однако когда частица и ее античастица оказываются в тесной близости друг к другу, они обычно аннигилируют и дают жизнь новым частицам. Поскольку Понтекорво и Хинкс обнаружили, что два незаряженных продукта распада мюона не аннигилируют, то Понтекорво пришел к выводу о том, что у них должно иметься некое пока не известное качество, и оно должно быть каким-то образом связано с различием между мюоном и электроном.
Давайте продолжим этот ход размышлений: для сохранения «мюонности», известной в наши дни под названием «аромата» мюона, новое нейтрино должно быть мюонным, а для сохранения аромата электрона, равного до распада нулю, антинейтрино, созданное в связке с новым электроном, должно быть электронным. И теперь мы можем сказать, что именно это предвидел Вольфганг Паули еще в 1930 году: поскольку электрон создается в изначальной форме бета-распада, соответствующее ему нейтрино должно быть электронным антинейтрино.
Мюон распадается на три частицы. До распада имеется один лептон с ароматом мюона и отрицательным электрическим зарядом. После распада электрон несет электрический заряд, мюонное нейтрино – аромат мюона, а электронное антинейтрино компенсирует аромат электрона и количество лептонов. Таким образом, сохраняются число лептонов, аромат лептонов и электрический заряд.
А теперь вернемся обратно на землю (или, скажем точнее, на антарктический лед). Судя по всему, аромат имеет важное значение для нейтринной астрономии. Мюонное нейтрино может инициировать бета-распад точно так же, как и его электронный родственник, с одним важным отличием, позволяющим родиться именно мюону, а не электрону. Представляется, что выявить мюон проще, поскольку он проникает сквозь лед легче, чем электрон. Выявление мюона было основным принципом работы Антарктического массива мюонно-нейтринных детекторов (проект AMANDA) и до сих пор остается хлебом насущным для IceCube. Мюон – это рабочая лошадка нейтринной астрономии.
В
