Альманах "Эврика"-84

Правда, не стоит чрезмерно обольщаться — в природе еще немало загадочного. Таинственные «черные дыры», квазары, рождение Вселенной и вспышки сверхновых звезд — их можно объяснить, лишь познав процессы, происходящие в микромире. Например, двадцать лет назад в нашей лаборатории впервые в мире была обнаружена такая частица, как антисигма-минус гиперон. Потом были открыты антиатомы — антигелий и антитритий. А сегодня уже можно с большей долей надежды предположить, что существуют и антимолекулы. А значит, и антивещество.

Остается дать волю фантазии и предположить, что наряду с нашими мирами, во Вселенной существуют и антимиры. Кто знает, может быть, мы сумеем доказать эту гипотезу, проникнув еще глубже в строение атома?

ЛОВУШКА ДЛЯ НЕЙТРИНО

Представьте себе совершенно фантастическую картину. Глубина — пять тысяч метров. Царство вечной темноты. Почти ничего живого. И вдруг со дна поднимается целый лес гигантских кабелей более полутора километров. На них колеблются приборы. Изредка то там, то здесь слабо блеснет луч света, и снова темнота. Так будет выглядеть в натуре глубоководная установка для регистрации одной из самых удивительных и загадочных частиц микромира — нейтрино. Над проектами таких «приборов» сейчас работают ученые многих стран мира. Вот что рассказал научный руководитель этой программы в СССР академик-секретарь отделения ядерной физики Академии наук СССР М. Марков.

Специфическим свойством нейтрино, выделяющим эту частицу среди других представителей микромира, является ее исключительно слабое взаимодействие с окружающим нас веществом. Для нее практически прозрачны Земля, Солнце и вся современная Вселенная. Мчась со скоростью света — 300 тысяч километров в секунду, — она пронзает галактики, звезды, туманности.

Большинство термоядерных реакций на ранних стадиях эволюции Вселенной и в недрах звезд сопровождается испусканием нейтрино. Поэтому в мире идет постоянное накопление этих частиц. Мы с вами буквально купаемся в потоке нейтрино, в самых разных точках и объектах Вселенной.

Нейтрино несут в себе информацию обо всей истории развития современных форм вещества Вселенной. Освоение этого бесценного источника сведений об окружающем нас мире представляет собой одну из центральных задач современной астрофизики.

Первые практические шаги начали делаться в 60-е годы. Американским физиком Р. Дэвисом был создан нейтринный детектор, работающий на основе метода, предложенного академиком Б. Понтекорво.

Установленный на глубине около полутора километров под землей, детектор регистрирует нейтрино, которые образуются в результате термоядерных реакций, протекающих в недрах Солнца.

Результаты этого эксперимента заставили по-новому посмотреть на многие сложившиеся представления о строении солнечных недр. Сейчас в Брукхевенской национальной лаборатории (США) и в Институте ядерных исследований Академии наук СССР готовится к работе другой детектор, который позволит измерить интенсивность потока нейтрино более низких энергий и проверить предположения, составляющие основу современных представлений о строении и эволюции Солнца.

За последние 20 лет в значительной степени благодаря работам, выполненным на Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ АН СССР, в природном потоке приходящих на Землю нейтрино появились первые освоенные островки. В настоящее время развитие техники позволит исследовать частицы более высоких энергий. Это даст возможность, с одной стороны, регистрировать поток нейтрино, образовавшихся в бурную эпоху формирования галактик и звезд, которая удалена от нас более чем на 10 миллиардов лет. Изучение сохранившихся с тех пор нейтрино даст уникальную возможность получения «непосредственно от живых свидетелей» информации о младенческом периоде жизни галактик.

С другой стороны, нейтрино представляют огромный интерес с точки зрения изучения свойств микромира. В природном потоке нейтрино содержатся частицы столь высоких энергий, которые не будут получены на ускорителях даже в отдаленном будущем. Если мы научимся использовать этот поток нейтрино, то сможем лучше понимать структуру элементарных частиц, их «характер».

Проблему регистрации нейтрино высоких энергий мы впервые начали обсуждать в конце 50-х годов. Тогда родилась идея использовать огромные объемы воды в качестве мишени для частиц. Принципиальные достоинства такого подхода очевидны.

Устанавливая аппаратуру глубоко под водой, мы можем устранить или по крайней мере значительно снизить уровень помех, создаваемых другими приходящими на Землю частицами космического излучения.

Как ни мала вероятность взаимодействия нейтрино с веществом, все же она отлична от нуля. В очень редких случаях нейтрино сталкивается с протоном — ядром атома водорода или частицами, входящими в состав ядра атома кислорода. При столкновении рождаются заряженные частицы, которые уже можно «поймать». Двигаясь в воде со скоростью, близкой к световой, эти частицы будут испускать свет, который можно зарегистрировать. Зафиксировав его, мы сможем вычислить, какой энергией обладало нейтрино, откуда оно к нам прилетело.