Охота на «призраков»: китайский нейтринный детектор выдал первые результаты

НЬЮ-ЙОРК. Гигантский подземный детектор, созданный для разгадки тайны «призрачных частиц» нашей Вселенной, обнародовал свои первые значимые результаты в среду. Цзянмэньская подземная нейтринная обсерватория (JUNO), расположенная на юге Китая в провинции Гуандун, приступила к сбору данных в августе и с тех пор неустанно всматривается в невидимый глазу мир нейтрино — крошечных космических частиц, рожденных еще во времена Большого взрыва. Триллионы этих частиц ежесекундно пронзают наши тела, не причиняя ни малейшего вреда, но при этом они практически ничего не весят, что делает их невероятно трудными для обнаружения.

В исследовании, опубликованном в среду в престижном журнале Nature, международная команда проекта JUNO представила первоначальные выводы, сделанные всего за два месяца наблюдений. Ученым удалось получить одни из самых точных на сегодняшний день измерений того, как нейтрино переключаются между тремя своими разновидностями, или «ароматами», в процессе движения сквозь пространство. Эта способность частиц менять свою сущность на лету десятилетиями будоражит умы физиков. «Эти результаты действительно заставляют меня с нетерпением ждать еще более захватывающих открытий в будущем», — прокомментировала прорыв Кейт Шольберг, физик из Университета Дьюка, не принимавшая участия в новом исследовании, но внимательно следящая за работой коллег.

Сферический детектор JUNO — настоящее инженерное чудо, упрятанное на глубине 700 метров под землей. Такая экранизация необходима для того, чтобы отсечь фоновый шум космических лучей. Главными «поставщиками» материала для исследований выступают две близлежащие атомные электростанции: детектор изучает антинейтрино, рождающиеся в процессе ядерных реакций внутри реакторов. Антинейтрино — это столь же загадочные зеркальные версии нейтрино, и, изучая их поведение, ученые надеются понять фундаментальные законы, управляющие всей нейтринной семьей. Когда эти частицы-призраки сталкиваются с веществом детектора, они производят мимолетную вспышку света, которую сверхчувствительные датчики способны уловить и зафиксировать.

Помимо фиксации осцилляций, ученые возлагают на JUNO большие надежды в разрешении давней иерархической загадки: насколько тяжел каждый из трех «ароматов» нейтрино. Физики предполагают, что два из них близки по массе, а третий является своего рода «белой вороной», однако до сих пор неясно, являются ли два типа тяжелыми, а третий легким, или же все обстоит с точностью до наоборот. Первичные результаты пока не дали окончательного ответа на этот вопрос, но они со всей очевидностью продемонстрировали колоссальный потенциал установки. Соавтор исследования Лянцзянь Вэнь, участник коллаборации JUNO, пояснил, что детектор в скором времени сможет протестировать «тончайшую рябь», которая разделяет ароматы нейтрино и их массы.

Стоит отметить, что глобальная гонка по поимке нейтрино выходит на финишную прямую: в ближайшее десятилетие к сбору данных готовятся приступить еще два схожих по масштабу детектора — японский Hyper-Kamiokande и американский Подземный нейтринный эксперимент DUNE. Эти независимые проекты, использующие иные технологические подходы, призваны перепроверить результаты китайской обсерватории и окончательно приоткрыть завесу над тайной самых неуловимых странников Вселенной.

Источник: по материалам публикации в журнале Nature, Associated Press и пресс-релиза коллаборации JUNO.