АСТРОФИЗИКА

Нейтрино на краю Земли

Несколько десятков частиц с разных уголков Вселенной попали уже в детектор IceCube на южном полюсе. Быть может, благодаря им, мы решим старые тайны космоса.

Francis Halzen

С 2010 года на южном полюсе продолжается один из амбициозных и сложных экспериментов, проводимых на Земле. IceCube, гигантский детектор частиц скрытый глубоко в кожухе охлаждения, регистрирует с высокой энергией нейтрино, которые пролетают на вылет почти все, что встречает на своем пути. Проект, в котором я являюсь научным руководителем, объяснить, что прибывающие из отдаленных уголков космоса нейтрино говорят нам о происходящих там явлениях. Нас интересуют особенно таинственные, жестокие процессы, ответственные за выбросы космического излучения, то есть постоянно bombardujących Землю заряженных частиц.

Мы знаем, что IceCube очень редко будет записывать с высокой энергией нейтрино. Эти, не имеющие электрического заряда, очень легкие и движущиеся почти со скоростью света частицы практически не взаимодействуют с веществом. Когда на своем пути они сталкиваются с Землей, то независимо от того, прибывают с близкого расстояния или издалека, почти никогда не останавливают, но пролетают насквозь через планету. Потому что мы знали об этих трудностях, не удивляло нас всех, что данные, собранные в первые годы работы детектора, еще во время его строительства, не показали ничего особенного. Все изменилось в 2012 году.

Однажды, во время обычной конференции для членов исследовательской группы, на экране появились диаграммы, которых никогда раньше не видели. Передать данные для двух нейтрино с энергией в 1000 раз большей, чем наибольшая энергия нейтрино, возникающего, когда-либо в дискретной частицы и почти в миллиард раз больше, чем энергия нейтрино, испускаемых в изобилии Солнцем. Не вызывало сомнений, что эти частицы образовались в результате особенно энергетических процессов, которые разворачивались вдали от нашей планеты. Когда дошло до нас, что мы являемся свидетелями нашумевшего события, мы попали в эйфорию. Один из аспирантов, отдавая преобладающие эмоции, спонтанно, по-прежнему частицам имени „Берт” и „Эрни”, имена двух персонажей из сериала Улица Сезам (я не говорю здесь об обычной веселье – работа с именами собственными, гораздо проще, чем использование длинных строк, числовых стандартно для идентификации события с участием нейтрино).

Подтверждение, что записанные сигналы были действительно то, что вы искали, а поэтому первыми пикселями изображения мира, рассматриваемого с помощью нейтрино, это заняло у нас целый год и потребовало изменения процедур анализа данных. С этого времени мы зарегистрировали 54 нейтрино высокой энергии; многие из них ochrzciliśmy именами mapetów. Одну мы назвали „Big Bird” – была энергия в два раза больше, чем Эрни и Берт.

В настоящее время мы пытаемся определить, с какого направления доходят до нас эти нейтрино высокой энергии и как они могли возникнуть. Возможно, что их источником являются взрывы сверхновых и другие космические взрывы, известные как гамма-всплески”. Если мы сумеем окончательно связать с высокой энергией нейтрино с этими мнимыми источниками космического излучения, мы преодолеем очередной рубеж в понимании физики скрытой за чрезвычайно драматическими процессами, которые являются их источником.