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

Тем временем исследователи из других стран также не сидят сложа руки. Нейтринная лаборатория Садбери в Канаде была коренным образом переоборудована, сейчас в ней готовится несколько новых экспериментов. Эта подземная лаборатория, которая теперь называется SNOLAB, увеличилась в четыре раза. В Японии планируется построить Hyper-Kamiokande, нейтринный детектор в десять раз крупнее Super-Kamiokande. Европейцы готовят новые эксперименты в лаборатории Гран-Сассо в Италии, а также проектируют гигантский подземный детектор LAGUNA [45] Проект объединился с LBNE, поменявшим название на DUNA, реализация которого намечена в США. – Прим. ред. .

Наступает новая удивительная эпоха охоты на нейтрино. Ученые горячо обсуждают создание новых исследовательских инструментов, интерес к которым за последние 15 лет значительно вырос. «Лаборатории с новыми возможностями почти всегда приводят нас к неожиданным открытиям», – считает Кайзер. В качестве подтверждения этому он напоминает, что детектор Kamiokande изначально строился для проверки гипотезы о том, имеют ли протоны период полураспада, который должен значительно превышать возраст Вселенной. Никаких доказательств распада протонов пока не обнаружено, однако эксперимент позволил выявить дефицит солнечных нейтрино и впервые уловить нейтрино, прилетевшие на Землю из-за пределов Солнечной системы, а именно – от сверхновой 1987А. Кроме того, детектор Kamiokande сыграл важную роль в открытии осцилляций нейтрино. «Физика нейтрино гораздо богаче, чем мы могли предполагать», – заявляет Георг Раффельт.

Нейтрино, донельзя застенчивые частицы, впервые описанные восемьдесят с лишним лет назад Вольфгангом Паули, стремившимся преодолеть кризис в квантовой теории, могут дать начало восхитительной новой главе в истории современной физики, не говоря уже о зарождающихся возможностях практического применения этих частиц в геологии и ядерном мониторинге. Открытия современных охотников за нейтрино вполне могут основательно изменить многие наши представления о Вселенной, о микромире и мегамире, а возможно – положить конец нашим теориям, касающимся космологии и физики частиц. Действительно, стоит присмотреться к нейтрино, так как они могут указать нам путь в будущее. Лучше всего эту идею выразила Линдли Уинслоу из Массачусетского технологического института: «Если во Вселенной происходит что-нибудь по-настоящему интересное, то в этом обычно замешаны нейтрино».

На самом деле нейтрино не раз обескураживали и удивляли теоретиков, озадачивали маститых экспериментаторов, а также неизменно увлекали любых ученых своей странной и неуловимой природой. Прошло уже немало времени с тех пор, как Паули скрепя сердце решился на «отчаянную попытку», а Энрико Ферми дал нейтрино такое ласковое название. Поначалу изучение нейтрино шло очень медленно. После гипотезы Паули минуло почти четверть века, прежде чем Фред Рейнес и Клайд Коуэн впервые смогли поймать эту призрачную частицу. Рэй Дэвис и Джон Бакал корпели над тайной дефицита солнечных нейтрино в течение тридцати лет. Несмотря на блестящие озарения Бруно Понтекорво, высказанные им уже очень давно, физики не могли экспериментально подтвердить изменчивость нейтрино вплоть до конца XX в. Но в последние годы темп исследований, связанных с нейтрино, сильно ускорился. Изучая осцилляции, при которых эти частицы меняют аромат, исследователи впервые убедились, что физика не ограничивается Стандартной моделью. При помощи сложнейших компьютерных моделей физики-теоретики постепенно приходят к пониманию важнейшей роли, которую нейтрино играют при гибели массивных звезд. Физики-экспериментаторы вооружились высокочувствительными детекторами и ждут ближайшего взрыва сверхновой в нашей Галактике – желательно, не слишком далеко от Земли. Другие исследователи применяют нейтрино для зондирования земных недр и разрабатывают на основе нейтрино новые методы ядерного мониторинга. Наконец мы вот-вот сможем проверить гипотезу Этторе Майораны о том, что нейтрино могут не отличаться по свойствам от антинейтрино. Если это действительно так, то мы разгадаем великую тайну о тотальном преобладании вещества над антивеществом в нашей Вселенной. Охотники за нейтрино приближаются к следующему грандиозному рубежу в своей эпической одиссее.

Многие полагают, что писательский труд – это работа в одиночестве. Глубокой ночью автор сидит за ноутбуком и что-то печатает, пока полмира спит. Но эта книга не увидела бы свет без совместных усилий множества людей. Покойный отец с малых лет привил мне любовь к литературному творчеству, а за последующие годы мне довелось общаться со многими великолепными редакторами, оттачивавшими мой стиль. Практикующему ученому порой бывает непросто найти время, чтобы написать научно-популярную книгу для широкого круга читателей, но этот труд щедро вознаграждается и просто интересен. Работа над книгой «Охотники за нейтрино» позволила мне окунуться в яркий и захватывающий научный мир, который во многом не похож на мою основную сферу научных интересов, по достоинству оценить его многообразные связи не только с фундаментальной физикой, космологией и астрофизикой, но и с геологией, и с ядерной энергетикой.