Большой потенциал маленькой частицы: зачем ловить нейтрино

Задача фотоловушек — поймать нейтрино, пришедшие с другой стороны Земли, те, которые врезаются в землю в районе Южного полюса и выходят под дном Байкала. Если нейтрино удалось поймать, то сигнал передается для расшифровки в центр обработки на берегу озера.

Нейтрино — очень слабо взаимодействующая частица, поэтому предсказать, сколько нейтрино поймает этот огромный «подводный телескоп», тяжело. Это может быть и одна частица в месяц, при том что каждый квадратный сантиметр окружающего нас пространства (а заодно и нашего тела) каждую секунду пронизывают примерно 50 тысяч нейтрино!

Опустить множество «глаз» под воду пришлось по двум причинам: при прохождении через воду нейтрино излучают видимый свет, а глубина в сотни метров отсекает ненужное излучение и помехи.

Зачем ученым ловить нейтрино и можно ли «прикрутить» их не только к научным изысканиям, а к нашей обычной жизни, «Инфощиту» рассказал директор Объединенного института ядерных исследований, академик РАН Григорий Трубников. Оказывается, от нейтрино может быть вполне материальная польза. Например, с их помощью можно экономить на обслуживании ядерных реакторов.

Григорий Трубников: «Нейтрино даже Землю прошивают, то есть для них прошить защиту реактора вообще ничего не стоит. Поэтому если вы придумаете детектор и поставите его в 20, в 50 метрах от реактора, просто на улице и будете точно мониторить, сколько нейтрино у вас вылетает, вы сможете сказать о том, сколько у вас осталось урана-235, 238 и когда вам нужно менять топливо в реакторе. То есть это детектор, который имеет совершенно прикладное применение. Это такой дистанционный монитор состояния реактора, который экономит миллиарды рублей на любом ремонте».

Но для такого применения, подчеркнул ученый, еще необходимо придумать детектор, который будет точно регистрировать нейтрино той энергии, которую нужно измерить.

Еще одна, пока также теоретическая возможность применения нейтрино — мгновенная передача информации, не требующая вообще никакой промежуточной инфраструктуры вроде нынешних базовых станций сотовой связи, различных усилителей и передатчиков сигнала и т.п.

Григорий Трубников: «Эти вещи обсуждаются с 70-х годов. И американцы, и мы (первыми) в Советском Союзе догадались, что с помощью нейтрино можно было передавать информацию. Не нужно строить телеграфную линию, не нужно кабель прокладывать, а просто (можно), сильно экономя расстояние, по хорде передавать. Это другой категории связь. Не только на Земле, но и, например, с космическим аппаратом, с чем угодно. То есть потенциал огромный».

Проблема в том, что в данный момент нейтрино можно сгенерировать, но пока никто не умеет заложить в него информацию и поймать потом именно это конкретное нейтрино. В то же время, по прогнозу Трубникова, говорить о практической реализации такого принципиально нового вида связи можно будет в довольно обозримом будущем — лет через 50–70.

Помогут нейтрино и в изучении фундаментальных законов Вселенной, ее прошлого и в научном предсказании ее будущего.

Григорий Трубников: «Нейтрино есть разных энергий. Есть геонейтрино — радиоактивный распад идет в недрах Земли. Есть нейтрино, который рождается из космических „ливней“, а есть нейтрино, который мы ловим, — нейтрино, который прилетает из активного ядра нашей галактики. Эти нейтрино летят к нам примерно 3–4 миллиарда лет. То есть они родились там, где, может быть, этого „там“ уже нет. Если создавать в будущем детектор, который будет ловить большую статистику нейтрино, миллионы, миллиарды и так далее, то из этой статистики уже можно добывать информацию о том источнике, откуда они прилетели. Эти нейтрино, путешествуя 3 миллиарда лет, могут взаимодействовать по дороге с какими-то объектами и тем самым менять энергию, импульс, угол… Если их много, если статистика большая, то вы можете восстанавливать характеристики тех объектов, откуда они прилетели, и тех объектов, с которыми они встречались во Вселенной. Польза от этого на коротком горизонте, наверное, минимальная — это просто любознательность и понимание фундаментальных законов материи. А на длинном горизонте, может быть, появится прибор, который, скажем, через 20 лет, может, раньше гораздо, позволит, например, прогнозировать эволюцию нашей галактики. То есть прогнозировать, какой ее будет исход и когда».

Трубников привел пример того, как открытие частиц, которое имело исключительно научное значение, довольно быстро получило прикладное, практически бытовое применение.

Георгий Трубников: «МРТ и КТ. Травма какая-то или что-то где-то заболело — вы идете в поликлинику, ложитесь на компьютерный томограф, вас просвечивают и выдают полностью картинку того, как у вас органы устроены, нет ли там какой-то гадости. Это приручили элементарные частицы — гамма-кванты и позитроны. Когда их открыли, никто об этом даже подумать не мог. А через 20 лет возник прибор. И таких примеров много».