"Поймать" нейтрино поможет Луна

Нас окружает огромный мир элементарных частиц, со многими из которых наши организмы даже не вступают во взаимодействие. Ежесекундно сквозь человеческое тело проносится 50 триллионов нейтрино, не задевая в нем ни единого атома. Отследить и поймать подобные частицы немыслимо трудно. И тут на помощь физикам пришли астрономы, предложив поменять микроскоп на телескоп и использовать для отлова нейтрино… поверхность Луны.

Фото: "Поймать" нейтрино поможет Луна

Нейтрино, которые движутся практически со скоростью света и очень редко вступают во взаимодействие с другими обитателями микромира, очень важны для науки. Исследуя частицы, астрофизики рассчитывают узнать много нового о космическом гамма-излучении, а также о порождающих его "черных дырах".

Нейтрино интересен еще и тем, что является самой мощной частицей, появившейся на свет в момент Большого взрыва. Предполагается, что именно его влияние играло важную роль в создании элементарных частиц с ненулевой массой, таких как протон и нейтрон.

Читайте также "От прозрачного алюминия - к философскому камню"

Не вступая во взаимодействие не только с веществом, но и с магнитными полями, нейтринные потоки состоят из тех же самых частиц, что возникли у истоков Вселенной. Это значит, что каждая из них давно отметила юбилей в 13 миллиардов лет.

Для того, чтобы зафиксировать движение нейтрино, в современных исследованиях используются огромные фильтры из воды. Гигантские резервуары объемом до 100 тысяч кубометров наполняются жидкостью в попытке зарегистрировать хотя бы единственный факт взаимодействия этих высокоэнергетических частиц с молекулой H 2 O.

Поэтому научные станции чаще всего расположены у огромных водных массивов, которые и используются в качестве резервуаров для исследования.

"Поймать" нейтрино поможет Луна

Однако для обнаружения более быстрых нейтрино, входящих в состав космического излучения, бака с водой будет уже недостаточно. Физики давно искали способ следить за нейтрино в потоках звездного ветра, но все предлагавшиеся варианты оказывались слишком фантастическими.

Был опробован также и тривиальный способ регистрации нейтрино с помощью радиотелескопов, когда частица фиксируется при прохождении через тарелку локатора. Но создаваемые техническими средствами помехи сводили на нет все усилия.

Новый подход предложил профессор астрономии Хейно Фальк из голландского Университета Радбоуд. Он и его коллеги из исследовательской группы NuMoon решили использовать в качестве рабочего материала, с которым будут сталкиваться нейтрино, всю поверхность Луны.

Оказалось, что в физическом смысле Луна представляет собой очень однородный и плотный объект. При столкновении с ее поверхностью высокоэнергетические нейтрино порождают радиоволну, которая длится несколько наносекунд. Этот импульс может быть зафиксирован с помощью радиотелескопа наземного базирования.

По своим свойствам Луна лучше любого искусственного фильтра-уловителя, поэтому ученые могут зарегистрировать гораздо больше космических нейтрино, чем удавалось раньше. На первом этапе исследования, который продолжался 50 часов, физики получили больше данных, чем за предыдущие 75 лет изучения этой частицы.

Проект NuMoon , в котором участвует Хейно Фальк, использует для обнаружения нейтрино ресурсы радиотелескопа Вестборк в Голландии. Коллеги из аналогичных научных групп RESUN и Lunaska работают на других телескопах, однако в планах ученых – объединение всех мощностей в единый гигантский комплекс, позволяющий получать данные с минимальными погрешностями.

Читайте также в разделе "Наука и техника"