В погоне за Солнцем

Нейтрино крайне сложно зарегистрировать – у них мизерная масса (долго считалось, что ее вообще нет), они путешествуют со скоростью света и в процессе меняют свойства. Вольфганг Паули признавался: “Я сделал ужасную ошибку. Я постулировал частицу, которую нельзя обнаружить”. Апдайк дополнял: “Сквозь нашу планету идете бесстрастно. / Что газ вам тончайший, / Что толстые стены”. Нейтрино проходят сквозь обычную материю (не только человеческие тела, но и сам земной шар), словно она прозрачна, для них все сродни вакууму. Только в конце 1960-х была выработана идеальная конструкция – Рэймонд Дэвич и Джон Бэколл создали детектор нейтрино из заброшенной шахты под городом Лид, штат Южная Дакота: огромная цистерна, которая находится на глубине 1,5 км под землей, наполненная почти 400 тыс. л тетрахлорэтилена – простой чистящей жидкости, крайне чувствительной к нейтрино, каждое из которых, реагируя с хлорином, производит радиоактивный изотоп аргона. Это может работать только под землей, поскольку детектор должен быть экранирован от беспрерывного ливня других субъядерных частиц, многие из которых произошли вне солнечной системы.

Детектор нейтрино сооружен почти в километре под землей в заброшенной шахте в Японии. Гигантский резервуар из нержавеющей стали, 40 м в высоту и в ширину заполнен 50 тыс. т воды высокой очистки. Стенки резервуара усеяны 13 тыс. световых датчиков, призванных улавливать вспышки, которые производят электроны, образующиеся в результате столкновения нейтрино с водой. Такова по необходимости сложная методика исследования работы Солнца (Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), The University of Tokyo)

Около двадцати раз в день нейтрино сталкиваются с нейтроном, создавая небольшую вспышку. Сеть из 9600 фотоуловителей, покрывающих сосуд, улавливает вспышку, которая затем анализируется на предмет получения данных о нейтрино, вызвавшем вспышку. Именно так Бэколл сделал свое открытие, прозванное “проблемой нейтрино”. Дело в том, что Земли достигает очень незначительное число нейтрино – между одной третью и половиной ожидаемого количества. Достаточно сложно придумать объяснение для такой недостачи. Где же остальные? Неужели ошибка в расчетах? Бэколл писал: “Самая образная идея [заключалась в том, что] нейтрино имели двойную природу… Эту необычную гипотезу будет трудно проверить, но от нее не так легко отмахнуться”[884]

. Он пошел дальше, заявив, что самое впечатляющее решение предложил Стивен Хокинг: солнечное ядро должно содержать небольшую черную дыру.

Эта проблема действительно беспокоила физиков, астрофизиков и космологов все последующие тридцать лет (дополнительно усложняет ситуацию то, что у нейтрино только одна ориентация – они вращаются во время движения, но только в обратную сторону относительно направления движения, как левосторонние штопоры. Многолетний редактор журнала Nature Джон Мэддокс вопрошал: “Что такого в нашем мире, что он подходит только левосторонним нейтрино?”)[885]. Было предложено много разнообразных решений проблемы, включая такие идеи: солярные модели неверны, температура и давление внутри Солнца значительно отличаются от тех показателей, которые приняты в существующей теории; термоядерные процессы в солнечном ядре могут временно прекращаться, а поскольку энергия доходит от ядра до внешних слоев за тысячи лет, эта пауза может проявиться через тысячу лет, но пока мы о ней не знаем.