12 июня 2025 г.

Рыба моей мечты: что физики ловят на Байкале?

Пока обычные рыбаки на Байкале ловят омуля, физики ОИЯИ охотятся на космические частицы. Поймать нейтрино непросто: удочкой и обычной наживкой не отделаешься. Специально для этого на глубине 1100–1300 метров установили нейтринный телескоп.

Пресс-изба поговорила с кураторами мастерской «105-й элемент» о секретах ловли нейтрино, о скитаниях вечных и о Земле.

Что такое нейтрино

Нейтрино — это крошечные частицы, которые появляются, например, при взрыве звезд и на Солнце. Черная дыра, которая «поедает» окружающую ее материю, часть ее — в том числе нейтрино — «выплевывает» с очень высокой энергией. Нейтрино — нейтральная частица и летит без отклонений, а значит, практически точно указывает на источник, в котором было рождено. Нейтрино так много, что они постоянно пролетают сквозь нас и всю Землю, но мы их не замечаем, потому что они почти ни с чем не взаимодействуют.

Как работает нейтринный телескоп

1. На глубине.
Байкал был выбран не просто так. В пресной воде меньше лишних частиц, минералов и фоновых помех. А приличная глубина и чистота воды делает замеры удобными: в толще воды можно зафиксировать черенковское излучение. Оно происходит из-за разницы в скорости движения нейтрино (близкой к скорости света) и способности воды снижать эту скорость примерно в полтора раза. Другими словами, телескоп фиксирует свет — фотоны, летящие от частиц в воде.

2. Подледная рыбалка.
А еще Байкал удобен тем, что зимой замерзает. Поэтому физики могут спокойно выходить на лед, чтобы, например, заменить неисправные части. Да и волны не мешают забору замеров.

3. Орудие лова.
Телескоп состоит из сотен светочувствительных блестящих сфер, похожих на дискошары. Сферы связывают в гирлянды, и опускают на дно озера. Сейчас таких гирлянд уже больше десяти. Датчики-сферы называют фотоумножителями — они и «видят» свет.

4. Клев со всех сторон.
Интересно, что нейтрино прилетают не только сверху — из космоса — но и снизу, из толщи Земли. Материя для этих частиц не помеха.

Зачем это нужно

— Нейтрино летят без отклонений, поэтому, отследив их направление, астрономы многое узнают о Вселенной: находят новые звезды или черные дыры, исследуют планеты и Солнце.

— С практическим применением пока сложнее. Потенциал нейтрино как всепроникающей частицы огромен. Возможно, в ближайшем будущем ученые научатся просвечивать Землю, чтобы разведывать полезные ископаемые. Также по спектру нейтрино можно с безопасного расстояния узнать, что происходит внутри ядерного реактора.

— И самое главное — многие ученые считают, что в будущем мы научимся использовать нейтринные лучи в качестве связи. В перспективе — наладить контакт с цивилизациями по другую сторону Галактики, Пресс-изба же в своих мечтах готова ограничиться нейтринным интернетом.

P.S. В этом году у мастерской «105-й элемент» два трека: «Физика» (+ смежные науки) и «Научные коммуникации». На обоих ждут студентов всех направлений, чтобы познакомиться с мировыми открытиями, поработать головой и руками (даже попаять микросхемы), а также сгонять на коллайдер NICA, который совсем скоро достроится и закроется для посещения. Узнать подробнее о программе можно здесь.

Текст: Антон Позднышев