Нейтрино, или «частицы-призраки», как охарактеризовал их в свое время фантаст Айзек Азимов, крайне неохотно взаимодействуют с веществом, отчего их очень сложно зарегистрировать. Но зато почти ничто не влияет на скорость их перемещения и ничто не может является для них преградой, – ежесекундно Землю и нас с вами «прошивают» насквозь миллионы первозданных нейтрино, рожденных далекими галактиками, а мы и не замечаем этого.
Вообще-то нейтрино могут рождаться и в недрах нашей Земли (их называют геонейтрино), и в ядерных реакторах, и на Солнце. Но все эти разновидности частиц мы называем низкоэнергетическими в отличие от тех, что летят к нам из глубин Вселенной. Последние гораздо хуже изучены, и потому представляют особый интерес для ученых, как кирпичики нашего мироздания.
Если более тяжелые частицы – протоны и нейтроны можно создавать и регистрировать в специальных ускорителях или кольцевых ускорителях элементарных частиц (коллайдерах) на Земле, то легкие нейтрино поймать оказалось не так просто.
Для их отлова строят нейтринные обсерватории. На сегодняшний день для регистрации высокоэнергетических частиц из космоса созданы три: американский IceCube в Антарктиде, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD) и европейский KM3NeT.
До последнего времени эти детекторы «видели» лишь те нейтрино, которые летели к нам от далеких галактик — квазаров. Ученые подозревали, что наша домашняя Галактика – Млечный путь тоже может рождать нейтрино, но до последнего времени у них не было возможности проверить это.
– Нейтрино вообще очень сложно ловить, – для этого нужны километры воды или льда, – говорит сотрудник ФИАНа, кандидат физико-математических наук Александр Плавин. – К тому же надо было придумать правильные методы, чтобы отличить нейтрино из нашей Галактики от нейтрино из других галактик. И мы первыми в мире такие методы придумали. Нейтрино от Млечного пути были зарегистрированы нами при помощи обсерватории IceCube.
– Каков процент высокоэнергетических нейтрино, исходящих от Млечного пути?
– От нашей Галактики мы регистрируем примерно одну треть таких частиц.
– Что представляет собой нейтринная обсерватория, которая помогла их «поймать»?
– IceCube это кубический километр льда, расположенный на глубине нескольких километров подо льдом в Антарктиде. Ледяная обсерватория вся опутана датчиками-фотодетекторами, которые фиксируют вспышки, рождающиеся при взаимодействии нейтрино с другими частицами, проходящими через лед.
– То есть лед нужен, чтобы в нем детектор мог «видеть» вспышки? От чего они возникают, если частицы-нейтрино ни с чем не взаимодействуют?
– Они взаимодействуют только редко, и чем больше объем прозрачного вещества, тем больше у нас шансов зарегистрировать такие «встречи». И такие обсерватории — единственный для нас способ расширить познания в области физики элементарных частиц, из которых состоит наша Вселенная.
– Но в ускорителях типа Большого адронного коллайдера создают частицы...
– Создают, только далеко не такие высокоэнергетические. Их на Земле создать искусственно вообще невозможно, потому что невозможно создать такие энергии, которые ими движут, – в 1 петаэлектронвольт, или квадриллион электронвольт (миллион миллиардов электронвольт, или 10 в 15 степени электронвольт — Авт.). Поэтому если мы хотим продвигаться в нашем познании природы дальше, то простой и доступный способ — ловить нейтрино из космоса, где их создали какие-то мощные объекты.
– Что уже «рассказали» исследователям «пойманные» нейтрино?
– Это очень легкие частицы, которые долетают до нас в не измененном состоянии, – как излучились миллиарды лет назад в далеком квазаре, такими и прилетают. Поэтому они дают самую верную информацию про центральные области других галактик, которые другими способами не видны. Их свет до нас не доходит, а нейтрино доходят.
Справка «МК».
Время, за которое нейтрино достигает Земли:
- от Солнца – 8 минут
- от Млечного пути— десятки и сотни тысяч лет
- от квазаров – миллиарды лет.
– Что их рождает в далеких галактиках?
– Что-то очень мощное, что играет в галактиках роль ускорителей частиц до очень больших энергий. Такими ускорителями могут быть сверхмощные черные дыры.
– Получается, что в нашей Галактике таким ускорителем является наша черная дыра – Стрелец А?
– Мы пока лишь зафиксировали, что нейтрино летят к нам со стороны Млечного пути, но пока не можем утверждать, что их родила наша черная дыра. Не исключено, что они приходят из области, расположенной в той же плоскости, что и Млечный путь.