Астрономия будующего — Мир Знаний

Астрономия будующего

Нейтрино — пожалуй, самые неуловимые из фундаментальных частиц. Не имея заряда и почти безмассовые, они практически не
взаимодействуют с обычным веществом. Подсчитано, что каждую секунду через каждый квадратный сантиметр на Земле (в том числе сквозь наши собственные тела) пролетают десятки миллионов нейтрино, испущенных Солнцем, — без каких-либо последствий.

Однако нейтрино рождаются не только на Солнце, источниками их могут служить взаимодействия частиц в верхних слоях земной атмосферы и просто в открытом космосе. При этом астрофизикам до сих пор неизвестно, какие именно процессы служат источниками таких космических нейтрино. Ведь даже для того, чтобы уловить несколько штук этих беспокойных частиц, ученым приходится идти на многое.

Первый нейтринный телескоп начали возводить еще в середине 1970-х. По замыслу, DUMAND должен был располагаться глубоко под водой Тихого океана, поблизости от Гавайских островов. Из-за ряда финансовых и технических сложностей проект был закрыт в 1995 году, однако он проложил путь для более успешных решений, одним из которых стала обсерватория IceCube. Кстати, «куб» (Cube) в ее названии появился неспроста: весь подледный массив сцинтилляционных детекторов занимает почти ровно 1 кубический километр. А будущая европейская нейтринная обсерватория KM3NeT охватит уже около 5 км³.

Обычная нейтринная обсерватория представляет собой громадный резервуар, заполненный сверхчистой водой и расположенный где-нибудь в старой шахте, так, чтобы сотни метров породы экранировали поток обычных частиц. Легчайшие незаряженные нейтрино пролетают сквозь нее свободно — и в редчайших случаях сталкиваются лоб в лоб с атомами молекул воды. Эти столкновения порождают вторичные частицы, а те, в свою очередь, производят слабые вспышки, которые могут зарегистрировать чувствительные детекторы, окружающие весь резервуар.

2012-11-16-Ice-Cube-Observatory-IMG_0359-1600-80

Примерно так устроена и знаменитая нейтринная обсерватория IceCube, правда, расположена она в Антарктике, под слоем льда. Помещенные на глубину от 1,5 до 2.5 км оптические детекторы способны фиксировать излучение, вызванное столкновениями нейтрино, прошедших сквозь всю толщу Земли, с электронами и нуклонами льда. И вот в ноябре 2013 года работающие на IceCube физики объявили, наконец, о регистрации на обсерватории космических мюонных нейтрино.

«Теперь у нас появилась возможность определить источники космических нейтрино, — сказал научный руководитель IceCube Фрэнсис Хальцен (Francis Halzen). — Это совершенно новая астрономия, ведь в основе наблюдений впервые лежат не фотоны электромагнитного излучения, а нейтрино».

В самом деле, если нейтрино практически не взаимодействуют с веществом, то они способны пролететь от своего источника и до детектора практически строго по прямой, не рассеиваясь и не поглощаясь, и почти не отклоняясь из-за гравитационных неоднородностей, которые встретятся им на пути. Сверхновая, активное ядро галактики или черная дыра — что бы ни испустило частицу, она укажет в точности на нее.

К сожалению, из-за пресловутой неуловимости нейтрино до сих пор ученые регистрировали лишь редкие из этих частиц, рожденных Солнцем и одной из сверхновых в не слишком далеком от нас Большом Магеллановом облаке. Лишь весной 2012 года на IceCube поймали всего два нейтрино экстремально высокой энергии — свыше 30 Тэ*В. Источниками их должны быть какие-то исключительно мощные процессы, протекающие где-то очень далеко от Солнечной системы. Заметив это, исследователи IceCube внимательнее проанализировали накопленные данные и нашли в них следы регистрации в общей сложности 28-ми таких частиц.

Все это, в самом деле — открывает немалые перспективы. Каждый раз, когда мы находим новый способ взглянуть на небо, будь то гамма-лучи, рентген, радиоволны или нейтрино, мы обязательно видим нечто, о чем ранее и не подозревали. «Мы пришли к моменту, когда нейтринная астрономия может стать реальностью», — считает Ули Кац, один из разработчиков будущего нейтринного телескопа KM3NeT. Пока никто не может точно сказать, какие именно картины раскроют нам нейтринные обсерватории в будущем — но в том, что они будут удивительны, сомневаться не приходится.

Вам понравится

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Поделиться записью в соц. сетях