Идет охо­та на при­зра­ка

По­иск та­ин­ствен­ной ча­сти­цы мо­жет за­вер­шить­ся Но­бе­лев­ской пре­ми­ей

Rossiyskaya Gazeta - - НАУКА - Юрий Мед­ве­дев

Че­рез на­ше те­ло в се­кун­ду про­хо­дят трил­ли­о­ны трил­ли­о­нов ней­три­но

Уче­ные Ин­сти­ту­та ядер­ных ис­сле­до­ва­ний РАН н а мер е н ы от к р ыт ь ок­но в «но­вую фи­зи­ку». Они на­ча­ли экс­пе­ри­мент по по­ис­ку «сте­риль­ных» ней­три­но, ко­то­рые еще на­зы­ва­ют ча­сти­ца­ми-при­зра­ка­ми. Мно­гие уче­ные счи­та­ют, что имен­но из них со­сто­ит за­га­доч­ная «тем­ная ма­те­рия». Как из­вест­но, на ее до­лю при­хо­дит­ся 25—30 про­цен­тов мас­сы Все­лен­ной. В от­ли­чие от обыч­ной ви­ди­мой ма­те­рии — звезд и пла­нет, — со­став­ля­ю­щей не бо­лее 5 про­цен­тов мас­сы Все­лен­ной, «тем­ная» не ис­пус­ка­ет све­та, а по­то­му неви­ди­ма. Она про­яв­ля­ет се­бя только гра­ви­та­ци­ей, удер­жи­вая звезды на ме­сте и не да­вая им «раз­бе­жать­ся».

— Над за­гад­кой «тем­ной ма­те­рии» вот уже несколь­ко де­ся­ти­ле­тий бьют­ся сот­ни ла­бо­ра­то­рий ми­ра, — го­во­рит за­ме­сти­тель ди­рек­то­ра Ин­сти­ту­та ядер­ных ис­сле­до­ва­ний РАН док­тор фи­зи­ко­ма­те­ма­ти­че­ских на­ук Мак­сим Ли­ба­нов. — Од­ни­ми из пре­тен­ден­тов на раз­гад­ку яв­ля­ют­ся как раз ней­три­но, по­то­ки ко­то­рых про­ни­зы­ва­ют кос­мос. Эта уди­ви­тель­ная ча­сти­ца — один из ли­де­ров по чис­лу Но­бе­лев­ских пре­мий. Ес­ли зна­ме­ни­тый бо­зон Хиггса удо­сто­ен все­го од­ной, то за ней­три­но вы­да­но уже три. И та­кое вни­ма­ние не слу­чай­но: все раз­ви­тие фи­зи­ки эле­мен­тар­ных ча­стиц в XX ве­ке нераз­рыв­но свя­за­но с этой ча­сти­цей. Не обо­шли ее и пи­са­те­ли. В ро­мане Ста- ни­сла­ва Ле­ма «Со­ля­рис» опи­сы­ва­лись «гости» — ра­зум­ные су­ще­ства из ней­три­но.

По­след­няя но­бе­лев­ка вру­че­на в 2015 го­ду за от­кры­тие яв­ле­ния ос­цил­ля­ции. Ла­у­ре­а­ты «за­мах­ну­лись» на один из фун­да­мен­тов со­вре­мен­ной на­у­ки — Стан­дарт­ную мо­дель, ко­то­рая счи­та­ет­ся вы­да­ю­щим­ся до­сти­же­ни­ем фи­зи­ки XX ве­ка. Она опи­сы­ва­ет огром­ный мир эле­мен­тар­ных ча­стиц, пред­ска­зы­ва­ет по­яв­ле­ние но­вых. В раз­ное время фи­зи­ка­ми бы­ли от­кры­ты три ви­да ней­три­но. Они впи­сы­ва­лись в мо­дель, прав­да, с усло­ви­ем, что ни од­но не име­ет мас­сы. Так и счи­та­ли мно­гие го­ды, по­ка не было от­кры­то яв­ле­ние ос­цил­ля­ции. Ока­за­лось, что три «сест­ри­цы» мо­гут пре­вра­щать­ся друг в дру­га. А вы­вод из это­го от­кры­тия стал по­ис­ти­не ре­во­лю­ци­он­ным: без мас­сы та­кие ме­та­мор­фо­зы невоз­мож­ны. В ито­ге ней­три­но об­ре­ли вес.

По­че­му фи­зи­ки за­блуж­да­лись так дол­го? Ра­бо­та с ней­три­но — де­ло небла­го­дар­ное. Ма­ло то­го что у них ни­чтож­ная мас­са, так она се­бя прак­ти­че­ски ни­как не про­яв­ля­ет. Всту­па­ет во вза­и­мо­дей­ствие, только ес­ли к нему при- бли­зить­ся по­чти вплот­ную. По­это­му ней­три­но мо­жет про­ле­теть ги­гант­ские рас­сто­я­ния в сот­ни све­то­вых лет, так и остав­шись неза­мет­ной. (Кста­ти, че­рез на­ше те­ло в се­кун­ду про­хо­дят трил­ли­о­ны трил­ли­о­нов ней­три­но без вся­ко­го эф­фек­та.)

Когда три ней­три­но по­тя­же­ле­ли, фи­зи­ки за­ду­ма­лись, как впи­сать но­вич­ков в Стан­дарт­ную мо­дель. А тут их ожи­дал но­вый сюр­приз. Недав­но в экс­пе­ри­мен­тах по­яви­лась кос­вен­ная «ули­ка», что мо­жет су­ще­ство­вать и чет­вер­тое ней­три­но. Но ес­ли уже из­вест­ные три пусть очень сла­бо, но се­бя хоть как-то про­яв­ля­ют, то дан­ная ча­сти­ца во­об­ще не по­да­ет ни­ка­ких сиг­на­лов. По­это­му ее на­зва­ли ча­сти­цей-при­зра­ком, или «сте­риль­ным» ней­три­но. Как ис­кать то, о чем на­у­ка по­чти ни­че­го не зна­ет? То, что стре­мит­ся остать­ся ин­ког­ни­то?

— Как ни стран­но, от­вет под­ска­зал кос­мос, — го­во­рит Мак­сим Ли­ба­нов. — В из­лу­че­нии га­лак­тик бы­ла об­на­ру­же­на стран­ная спек­траль­ная ли­ния. Это след фо­то­нов с энер­ги­ей 3,55 кэВ. Но в при­ро­де нет ве­ществ, ато­мы ко­то­рых да­ва­ли бы та­кую спек­траль­ную ли- нию. И уче­ные пред­по­ло­жи­ли, что ее мог­ло по­ро­дить «сте­риль­ное» ней­три­но. А са­мое глав­ное, опре­де­ле­на ее мас­са — при­мер­но 7,1 кэВ. (К при­ме­ру, мас­са про­то­на по­чти в ты­ся­чу раз боль­ше.) А это уже се­рьез­ная на­вод­ка, где ис­кать ча­сти­цу-при­зрак.

В Ин­сти­ту­те ядер­ных ис­сле­до­ва­ний РАН на эту энер­гию сей­час на­це­ле­ны уста­нов­ки «Тро­ицк-ню­масс» и KATRIN. Мак­сим Ли­ба­нов под­чер­ки­ва­ет: ес­ли сте­риль­ное ней­три­но по­па­дет­ся в се­ти, то по­явит­ся шанс не только от­крыть но­вую ча­сти­цу, но и раз­га­дать тай­ну «тем­ной ма­те­рии». Ведь со­глас­но тео­рии, она мо­жет со­сто­ять как раз из та­ких ча­стиц. Бо­лее то­го, уче­ные смо­гут в пер­спек­ти­ве по­лу­чить эту ма­те­рию пря­мо в ла­бо­ра­то­рии. Кро­ме то­го, имен­но сте­риль­ное ней­три­но по­мо­жет объ­яс­нить еще од­ну за­гад­ку Все­лен­ной — ее асим­мет­рию. Как из­вест­но, ее ве­ще­ство со­сто­ит прак­ти­че­ски только из ма­те­рии и по­чти от­сут­ству­ет ан­ти­ма­те­рия. По мне­нию Ли­ба­то­ва, от­кры­тие сте­риль­но­го ней­три­но мо­жет при­ве­сти к по­яв­ле­нию но­вой фи­зи­ки, до­пол­не­нию Стан­дарт­ной мо­де­ли, даст прин­ци­пи­аль­но но­вые зна­ния о кос­мо­се. По­ток ней­три­но несет в се­бе уникальную ин­фор­ма­цию об окру­жа­ю­щем нас ми­ре. Его ис­сле­до­ва­ние мо­жет объ­яс­нить, что про­ис­хо­ди­ло в ран­ние ста­дии эво­лю­ции Все­лен­ной, про­цес­сы фор­ми­ро­ва­ния хи­ми­че­ских эле­мен­тов, ме­ха­низм эво­лю­ции звезд, по­мочь по­нять про­бле­мы внут­рен­не­го стро­е­ния Зем­ли.

От­кры­тие «сте­риль­но­го» ней­три­но даст но­вые зна­ния о мно­гих за­гад­ках кос­мо­са.

Newspapers in Russian

Newspapers from Russia

© PressReader. All rights reserved.