Поймавший неуловимое: как загадочные частицы из космоса принесли Нобелевскую премию
Нобелевской премии по физике 2026 года удостоился Френсис Хальцен из США, благодаря которому кубический километр льда в Антарктиде превратился в уникальный инструмент, регистрирующий невидимые частицы из глубин Вселенной. Как он работает, рассказывает научный обозреватель Forbes Анатолий Глянцев
Премия была присуждена «за решающий вклад в создание нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения». Энергия и энтузиазм ученого превратили толщу льда вблизи Южного полюса в установку, фиксирующую почти неуловимые частицы, приходящие от гигантских черных дыр и других космических объектов.
Неудержимые невидимки
Пространство вокруг нас пронизано невидимыми частицами — нейтрино. Каждый квадратный сантиметр вашего тела ежесекундно пронзают десятки миллиардов нейтрино, рожденных в центре Солнца. Нейтрино также рождаются в ядерных реакторах, при распаде радиоактивных элементов в глубинах Земли, при столкновении космических лучей с атомами воздуха, при взрывах сверхновых и во многих других процессах.
К счастью, нейтрино проходят сквозь нас совершенно безвредно. Они не имеют электрического заряда, их масса очень мала даже по меркам элементарных частиц, и вообще они крайне неохотно взаимодействуют с материей. Что там человеческое тело, нейтрино с легкостью пронзают толщу земного шара и солнечных недр. Фотон, родившийся в центре Солнца, добирается до его поверхности чуть ли не миллион лет и меняется за это время до неузнаваемости: из частицы жесткого гамма-излучения он превращается в частицу привычного света. Нейтрино же проделывает тот же путь почти мгновенно и совершенно не изменившись.
Такая неудержимость превращает нейтрино в уникальный источник информации. Они приносят сведения оттуда, откуда ничто другое не выберется неизменным. Например, благодаря нейтрино из центра Солнца физики буквально разложили по полочкам происходящие там термоядерные реакции.
Регистрация нейтрино от Солнца и сверхновых звезд принесла Рэймонду Дэвису-младшему и Масатоси Косибе Нобелевскую премию по физике 2002 года. Однако астрономы давно подозревали, что в глубинах Вселенной рождаются нейтрино, в миллионы и даже миллиарды раз более энергичные, чем солнечные. Энергия этих частиц должна достигать тераэлектронвольт (ТэВ) и даже петаэлектронвольт (ПэВ). Последняя цифра превышает энергию столкновений протонов на Большом адронном коллайдере, несмотря на то, что протоны сравнительно тяжелые, а нейтрино чрезвычайно легкие.