Знание-сила, 2000 № 08 (878)

На поиски пустилась интернациональная экспериментальная группа физиков из США, Японии, Южной Кореи и Греции. Десять лет длилась погоня, и наконец-то она завершилась удачей! Эксперимент назывался DONUT ( по первым буквам слов в английской фразе «Direct Observation of the NU Таи» – прямое наблюдение тау-нейтрино). В 1997 году с помощью ускорителя «Тэватрон» через экспериментальную установку было пропущено колоссальное количество нейтрино. По расчетам теоретиков, среди них должно было быть не менее триллиона (это миллион миллионов) тау-нейтрино. Установка зарегистрировала около шести миллионов событий. Кстати, современная экспериментальная установка – это сложнейшее многоэтажное (длиной 15 метров) и многослойное сооружение. После тщательного анализа всей зарегистрированной на различных частях установки информации (анализ продолжался более трех лет) ученые отобрали тысячу кандидатов на рождение и распад тау-лептона. Кандидатами они называются потому, что на этом этапе анализа нельзя сказать с уверенностью – то или не то. На втором этапе в анализ включаются мощнейшие компьютерные ресурсы, и после многократных гипотез и многоступенчатых проверок было отобрано четыре события, которые несомненно указывают на то, что тау-лептон родился и распался на другие частицы, среди которых есть тау-нейтрино. Все авторитеты и эксперты мира элементарных частиц сходятся в том, что такой грандиозный труд и важнейший результат должны быть вознаграждены Нобелевской премией.

Конечно, на этом открытии наука не кончается, просто пройден ее важный этап – завершено строительство таблицы элементарных частиц и подтверждена существующая модель их взаимодействия.

Нынешний июль вообще выдался невероятно богатым на нейтринные новости. Очень давно уже ничего настолько интересного не происходило в этой отрасли науки. 21 июля объявила о своем результате команда DONUT, а за день до них еще об одной находке сообщили японские физики: они доказали, что нейтрино разного сорта могут превращаться друг в друга.

Это еще одно очень важное явление в физике элементарных частиц, которое называется осцилляциями. До сих пор до конца было не ясно, есть у нейтрино масса или нет. Все эксперименты показывали и показывают, что она очень и очень маленькая. Но есть эта малость или нет – вопрос принципиальный. Нейтрино с нулевой массой никогда не могут превращаться из одного сорта в другой (электронное в мюонное, например), это запрещают законы физики. Если же масса есть, хоть и крошечная, то такие превращения становятся возможными. А это важно вот почему. Уже почти полвека физики пересчитывают количество нейтрино, прилетевших к нам от Солнца. Конечно, пересчитывают они далеко не все, а лишь крошечную толику тех, что взаимодействуют в веществе земных экспериментальных установок. Астрономы, в свою очередь, рассчитывают, сколько нейтрино должно прилететь к нам от Солнца, где они рождаются в термоядерных реакциях. Так вот, экспериментаторы регистрируют в два с лишним раза меньше, чем предсказывают теоретики.

Это расхождение долгие годы служило причиной распрей: теоретики требовали мерить получше, а экспериментаторы – считать потщательней, но результат оставался неизменным. Потом была выдвинута гипотеза осцилляций: на Солнце рождаются электронные нейтрино, а по пути на Землю часть из них превращаются в мюонные, которых не видят установки экспериментаторов, настроенные на электронные нейтрино. Прекрасное объяснение, но для его торжества у нейтрино должна быть масса, чего доказать никому не удавалось. Японские физики доказали, что осцилляции есть в земном эксперименте. Правда, эксперимент пришлось сделать достаточно внушительный. Называется он К2К. На японском ускорителе КЕК формируется пучок нейтрино и направляется через поверхность Земли на расстояние 250 километров в другой известнейший японский эксперимент – Суперкамиоканде. Последний – это огромнейшая бочка с 250 тысячами тонн воды, которая упрятана под землю и предназначена для ловли нейтрино, приходящих к нам от других звезд. Но этот нейтринный телескоп решили использовать и в земных нуждах.