Текст опубликован в личном блоге и его автор не имеет отношения к администрации сайта
Американский исследователь Фрэнсис Хальцен получил высшую награду — Нобелевскую премию по физике — за работу с мельчайшими частицами, нейтрино. Именно благодаря его открытиям в Антарктиде удалось создать нейтринную обсерваторию IceCube. Эта обсерватория представляет собой протянувшуюся на километры систему детекторов фотонов, размещенных глубоко под толщей льда на Южном полюсе. Проходя сквозь лед, нейтрино иногда сталкиваются с атомами, порождая частицы, называемые мюонами. Двигаясь сквозь лед, эти мюоны испускают свет, который улавливается детекторами, что позволяет ученым определять направление, откуда прибыло нейтрино.
Однако значение этих открытий выходит далеко за пределы Южного полюса: с помощью IceCube исследователи могут регистрировать нейтрино, возникающие в ходе процессов с колоссальным энерговыделением в далеком космосе.
Российский (а на самом деле — советский) след в нынешней Нобелевской премии вполне очевидный. Дело не только в том, что в СССР похожий нейтринный аппарат начали создавать еще в начале 1980-х. Саму идею искать следы нейтрино не в лабораториях, а в огромных природных водоемах — озерах или морях — придумал советский физик, академик Моисей Марков.
Все началось в 1960 году на конференции в Рочестере. И это далеко не типичная история о том, как идея одинокого советского гения затерялась на страницах научного журнала, чтобы спустя десятилетия быть заново открытой на Западе.
Идея, озвученная Марковым на конференции в Рочестере, сразу привлекла внимание ведущих западных физиков. В их числе был и будущий лауреат Фрэнсис Хальцен. В своих воспоминаниях он так описывал это событие:
«Глядя на фото Моисея Маркова и Бруно Понтекорво, я всегда вспоминаю, что Понтекорво придумал в физике нейтрино почти всё, кроме идеи самого детектора. Она родилась у Маркова».
Чтобы построить черенковский детектор, необходимо спуститься на большую глубину в океан или, если речь идет о России, на дно озера Байкал. В полной темноте этих глубин размещают множество световых датчиков, которые в совокупности охватывают гигантский объем воды — целый кубический километр.
Хальцен мысленно выделяет этот километр и фиксирует пролетающие сквозь планету частицы. Способностью проходить сквозь всю толщу Земли обладают исключительно нейтрино — для любых других частиц планета служит непреодолимым барьером.
Что происходит с этим нейтрино? Обычно оно прошивает детектор насквозь, оставаясь абсолютно незаметным. Однако раз на миллион в зоне видимости IceCube случается лобовое столкновение нейтрино с протоном. Происходит ядерная реакция, и вода вспыхивает синим цветом — совсем как в ядерном реакторе.
В этих абзацах лаконично сформулированы принципы работы обсерватории IceCube и концепция, удостоенная Нобелевской премии.