Превращения нейтрино

За что дали Нобелевскую премию по физике: N + 1

В Стокгольме 6 октября были названы лауреаты Нобелевской премии по физике за 2015 год: премия присуждена Такааки Кадзите и Артуру МакДональду, руководителям двух экспериментальных групп Super-Kamiokande и SNO, которые изучают свойство элементарных частиц нейтрино. Оба ученых доказали, что нейтрино способны осциллировать — самопроизвольно превращаться друг в друга на лету. Научное издание N + 1 подробно объясняет, в чем состоит суть исследований нобелевских лауреатов.

Андрей Коняев, главный редактор N + 1: Любимый вопрос обывателей, который часто можно услышать именно в адрес Нобелевской премии по физике: «Какие у этого открытия есть практические применения?» Да, это не лекарство от малярии, но проблема в том, что в случае с фундаментальной наукой это в корне неправильная постановка вопроса. Нейтрино, за которые в этом году дали премию, изучают вовсе не потому, что они позволят сделать новый айфон, скажем, жидким — нет. Их изучают потому, что это интересно. Практика является лишь следствием этого интереса, побочным продуктом любопытства группы ученых, готовых положить жизнь на исследования.

Да и как может быть скучно, если нейтрино способны пролететь всю Землю насквозь и даже не заметить этого? Три вида нейтрино способны превращаться друг в друга — это свойство, за открытие которого дали премию, вообще, трудно представимо, у него нет аналогов в привычном нам макромире. Для изучения нейтрино приходится строить огромные, удивительные установки (фотографии из детектора Super-Kamiokande выглядят как работы какого-то современного фотохудожника). Именно нейтринная физика сейчас занимается самым интересными, самыми загадочными и в то же время доступными для наблюдения явлениями. Неслучайно, с 1988 года это уже четвертая нобелевка, посвященная именно нейтрино.

Впрочем, конечно, я несколько сгущаю краски. Совсем недавно на практике удалось показать, что нейтринный поток от ядерного реактора можно анализировать. А значит, можно узнать, что происходит внутри активной зоны, какие именно изотопы там распадаются. И все это, не заглядывая внутрь. Это очень здорово.

Коллаборация Super-Kamiokande выполнила измерения и обнародовала в 1998-м великолепный по своей убедительности результат. Оказалось, что издалека, из атмосферы с противоположной стороны Земли, мюонных нейтрино приходит существенно меньше, чем сверху. Если бы не было осцилляций, эти потоки были бы примерно равны. Нехватка мюонных нейтрино, идущих издалека, означает, что на пути к детектору существенная их часть успела превратиться в другие нейтрино.

N+1