Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия

Подобным странным занятиям ученые активно предавались в шестидесятые и семидесятые годы. Судя по всему, в них принимал участие даже Клайд Кован, былой коллега Фреда Рейнеса. Он переехал из Лос-Аламоса в Католический университет Америки в Вашингтоне, округ Колумбия, и там принялся сотрудничать с учеными из Военно-морской исследовательской лаборатории (несколько из которых опубликовали работу на тему «Телекоммуникации на основе пучков нейтрино» в журнале Science в 1977 году²²⁶). По словам Кристиана Шпиринга, который впоследствии возглавил немецкий контингент в проектах AMANDA и IceCube, советские ученые также интересовались этим вопросом. Идея не получила развития, поскольку для получения сигнала подводные лодки должны были выпускать огромные и неуклюжие «крылья» с оптическими детекторами. К чести людей, принимавших решения от имени ВМФ США, они достаточно быстро отказались от этой идеи. Дейв Клайн вспоминает, как однажды отправился на встречу в Вашингтон, чтобы обсудить вопросы финансирования DUMAND с «важным адмиралом из ВМФ». Он сидел рядом с адмиралом и поэтому услышал, как в момент, когда в комнату вошел Фред Рейнес, тот повернулся к своему помощнику и проворчал: «Надеюсь, это не похоже на идиотскую идею Котцера» (адмирал имел в виду идею UNCLE). К несчастью, военные моряки не заинтересовались проектом DUMAND, поскольку инструмент должен был располагаться слишком глубоко. Подводные лодки в то время имели рабочую глубину погружения всего лишь около 250 метров.

Важность программы DUMAND сложно переоценить. Поначалу все идеи, связанные с ней, были масштабными и смелыми, как и сам Дейв Шрамм. В течение первых пяти лет проект выживал только благодаря материнской заботе небольшой группы первопроходцев. Единственным, кто был сосредоточен исключительно на этом проекте, был Артур Робертс, получавший финансовую поддержку от Роберта Уилсона, «ковбоя» из Вайоминга, управлявшего лабораторией «Фермилаб». Другие участники жили на гранты от других проектов, таких как E 1A, и развивали DUMAND в свободное время. Хотя это название позднее было присвоено вполне конкретному инструменту, DUMAND был и, по сути, остается концепцией, объединяющей подводную и подземную нейтринную астрономию во всех ее формах²²⁷. Будет вполне справедливым сказать, что практически любое достижение в области нейтринной астрономии за последние четыре десятилетия так или иначе плод именно этой концепции. Ученые даже подумывали об использовании полярного льда в качестве рабочей среды проекта, однако отказались от этой идеи, поскольку понимали, что не смогут справиться с логистикой в полярных регионах – единственных местах на Земле, где ледяной покров обладает достаточной толщиной, чтобы не пропускать космические лучи. Много лет спустя даже те из участников IceCube, кто слышал о DUMAND совсем немногое, отдают этому проекту должное. Боб Морс отмечает, что влияние DUMAND было настолько велико, что при разработке AMANDA ученые даже скопировали некоторые ошибки предшественника!

Артур Робертс представил первые идеи по разработке проекта на международной конференции по вопросам нейтрино в немецком городе Ахен в июне 1976 года²²⁸. Ученые создали три фундаментальные концепции и наделили их мифологическими названиями: UNDINE (UNderwater Detection of Interstellar Neutrino Emission – «подводное детектирование межзвездного нейтринного излучения»)²²⁹, ATHENE (ATmospheric High Energy Neutrino Experiment – «эксперимент с атмосферными высокоэнергетическими нейтрино») и UNICORN (UNderwater Interstellar Cosmic-Ray Neutrinos – «подводные межзвездные нейтрино из космических лучей»).

Одно из их первых прозрений заключалось в том, что для изучения нейтрино с различными уровнями энергии требуются различные инструменты и что более высокие уровни энергии требуют более крупных инструментов. Это следовало из факта, что мюоны с низкой энергией проходят меньшее расстояние в изучаемой среде, чем мюоны с высокой энергией, а также отдают меньше света, поскольку прежде всего у них имеется меньше энергии для его излучения. Размер каскада, создаваемого электронным нейтрино, будет расти с ростом энергии.