Почему нейтрино почти не взаимодейÑтвует Ñ Ð¾Ð±Ñ‹Ñ‡Ð½Ñ‹Ð¼ вещеÑтвом и прошивает наÑквозь миллиарды звезд?
Могут ли нейтрино быть чаÑтицами загадочной темной материи?
Ð’ чем польза от иÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ Ð´Ð»Ñ Â«Ð½Ð°Ñ€Ð¾Ð´Ð½Ð¾Ð³Ð¾ хозÑйÑтва»?
Помогут ли детекторы нейтрино проконтролировать производÑтво Ñдерного оружиÑ.
И как поймать нейтрино, рожденные в недрах Земли.
Ð’ интервью он раÑÑказал не только о физике нейтрино, но и о Ñвоем жизненном пути, иÑÑледовательÑкой и админиÑтративной деÑтельноÑти и о том, как инÑтитут выжил в девÑноÑтые годы и как функционирует ÑейчаÑ.
— Ð¡ÐµÐ³Ð¾Ð´Ð½Ñ Ð¸Ð·ÑƒÑ‡ÐµÐ½Ð¸Ðµ ÑвойÑтв нейтрино ÑвлÑетÑÑ Ð¾Ð´Ð½Ð¸Ð¼ из ключевых направлений иÑÑледований физики чаÑтиц.
— Гипотеза о ÑущеÑтвовании нейтрино была предложена Вольфгангом Паули в 1930-е годы Ð´Ð»Ñ Ñ‚Ð¾Ð³Ð¾, чтобы ÑпаÑти закон ÑÐ¾Ñ…Ñ€Ð°Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñнергии.
Ðейтрино выÑтупило на Ñцену как ÑпаÑитель Ñтой важнейшей концепции в науке.
Позже, когда нейтрино открыли и когда изучили некоторые его ÑвойÑтва, было обнаружено, что физика нейтрино в нашем мире и в «кÑрролловÑком зазеркалье» Ñильно различаетÑÑ.
И ÑÐµÐ¹Ñ‡Ð°Ñ Ð½Ð°Ð´ÐµÑŽÑ‚ÑÑ, что еÑли мы Ñможем аккуратно измерить вÑе ÑвойÑтва нейтрино, то оно Ñнова укажет нам путь, на Ñтот раз за пределы Стандартной модели.
— Что мы знаем на данный момент о роли нейтрино в Ñволюции Ð’Ñеленной.
— Ð’ Ñволюции нашей Ð’Ñеленной нейтрино играет довольно Ñерьезную роль.
Ðапример, поÑле Большого взрыва, ÑчитающегоÑÑ Ñ€Ð¾Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ Ð’Ñеленной, в первые доли Ñекунды нейтрино вмеÑте Ñ Ñ„Ð¾Ñ‚Ð¾Ð½Ð°Ð¼Ð¸, Ñлектронами, протонами, нейтронами и Ñ‚. д.
ЕÑли бы чиÑло типов нейтрино в газе было другим, то у Ñтого газа были бы неÑколько другие ÑвойÑтва, и Ñто привело бы к неÑколько другой Ñволюции Ð’Ñеленной?
Ðам извеÑтно, что маÑÑа нейтрино ÑоÑтавлÑет не более одного Ñлектронвольта (ÑÐ’).
ЕÑли бы, Ñкажем, маÑÑа нейтрино была 50 ÑÐ’, то наша Ð’ÑÐµÐ»ÐµÐ½Ð½Ð°Ñ ÑƒÐ¶Ðµ давно ÑколлапÑировала бы обратно в точку, в так называемую ÑингулÑрноÑÑ‚ÑŒ.
— Какую роль играет нейтрино в возникновении галактик.
Ðейтрино по-прежнему играет роль возможного кандидата на роль темной материи?
И Ñнова вÑÑ‘ завиÑит от того, какие у нейтрино ÑвойÑтва и маÑÑа.
ЕÑли бы маÑÑа нейтрино была Ñлишком маленькаÑ, то Ñ‚Ð°ÐºÐ°Ñ Ñ‚ÐµÐ¼Ð½Ð°Ñ Ð¼Ð°Ñ‚ÐµÑ€Ð¸Ñ Ð¿Ñ€Ð¸Ð²Ð¾Ð´Ð¸Ð»Ð° бы, наоборот, к тому, что никакие галактики не могли бы образоватьÑÑ.
ЕÑли маÑÑа нейтрино потÑжелее, они могли бы играть роль темной материи.
— Можете ли вы привеÑти такой пример важноÑти нейтрино, который каÑалÑÑ Ð±Ñ‹ непоÑредÑтвенно Ð½Ð°Ñ Ð²Ñех.
ЕÑли бы нейтрино не ÑущеÑтвовали, то Солнце бы вообще не горело.
Без нейтрино такой реакции не было бы, Солнце не горело бы и, ÑоответÑтвенно, не было бы жизни на Земле.
— ИÑÑÐ»ÐµÐ´ÑƒÑ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ ÑверхвыÑоких Ñнергий, Ñможем ли мы понÑÑ‚ÑŒ, что было Ñ Ð½Ð°ÑˆÐµÐ¹ планетой и Ñ Ð½Ð°ÑˆÐµÐ¹ Галактикой в момент их возникновениÑ.
— К ответу на Ñтот Ð²Ð¾Ð¿Ñ€Ð¾Ñ ÑтремитÑÑ, например, ÑкÑперимент Baikal-GVD, который иÑÑледует нейтрино Ñ Ð¾Ñ‡ÐµÐ½ÑŒ большими ÑнергиÑми.
Ð’ том чиÑле там возникают такие прозаичеÑкие Ð´Ð»Ñ Ð·ÐµÐ¼Ð½Ñ‹Ñ… уÑкорителей чаÑтицы, как пионы, каоны и другие, которые уÑкорÑÑŽÑ‚ÑÑ Ð¸ при Ñвоих раÑпадах чаÑтенько дают нейтрино.
Кроме того, Ð´Ð»Ñ Ð½Ð°Ñ Ð²Ð°Ð¶Ð½Ð¾ Ñлабое взаимодейÑтвие нейтрино?
ЕÑли выÑтроить миллиард Ñолнц по порÑдку, одно за другим, нейтрино Ñ Ñнергией 1 млн ÑÐ’, Ð¿Ñ€Ð¾Ð»ÐµÑ‚Ð°Ñ Ñквозь Ñтот Ñтрой, провзаимодейÑтвует Ñ Ð²ÐµÑ‰ÐµÑтвом вÑего один раз?
Так что оно без проблем покидает облаÑÑ‚ÑŒ черной дыры, проходит через половину Ð’Ñеленной и может прийти к нам и принеÑти информацию о том, как и где оно родилоÑÑŒ.
Мы можем читать информацию о галактиках прÑмо Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾Ñ‰ÑŒÑŽ нейтрино.
— ЕÑÑ‚ÑŒ такие меÑта во Ð’Ñеленной, про которые мы не Ñможем надежно ничего Ñказать без региÑтрации нейтринного Ñигнала оттуда.
ÐÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð½Ð°Ñ Ð°ÑÑ‚Ñ€Ð¾Ð½Ð¾Ð¼Ð¸Ñ Ð²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð° при уÑловии, что мы на Земле Ñможем аккуратно уÑтановить, откуда к нам пришло нейтрино.
Ð Ñделать мы Ñто можем потому, что у нейтрино очень Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÐ°Ñ ÑнергиÑ, и вÑе чаÑтицы, которые оно рождает, когда взаимодейÑтвует в детекторе, будут лететь Ñтрого в том же направлении, откуда нейтрино Ñамо пришло.
Ðапример, наш байкальÑкий телеÑкоп Baikal-GVD региÑтрирует черенковÑкое излучение, которое генерируют Ñти зарÑженные чаÑтицы, и может доÑтаточно хорошо, Ñ Ñ‚Ð¾Ñ‡Ð½Ð¾Ñтью лучше одного градуÑа, определить направление нейтрино.
— ИÑÑледование нейтрино Ñтоит на перекреÑтке физики чаÑтиц, коÑмологии и аÑтрофизики.
— Ð’ ОИЯИ пока мало аÑтрономов или коÑмологов, которые бы занималиÑÑŒ иÑÑледованием нейтрино.
Ðто значит, что результаты, которые мы получаем, Ð¸Ð·ÑƒÑ‡Ð°Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾, переоÑмыÑливаютÑÑ Ð² более глобальном контекÑте.
Ðто, к примеру, позволÑет понÑÑ‚ÑŒ, что проиÑходило во Ð’Ñеленной в целом, как образовывалиÑÑŒ галактики, какие механизмы приводили к тому, что возникали активные галактичеÑкие Ñдра, как нейтрино проходит через плотное вещеÑтво.
— Ð’ иÑÑледованиÑÑ… нейтрино вы Ñ ÐºÐ¾Ð»Ð»ÐµÐ³Ð°Ð¼Ð¸ придерживаетеÑÑŒ какой-нибудь конкретной теории Ðовой физики.
Ðа прецизионное измерение тонких ÑвойÑтв нейтрино нацелен, например, международный проект JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory).
JUNO уже рутинным образом будет иÑпользовать Ñвление нейтринных оÑциллÑций Ð´Ð»Ñ Ð¸ÑÑÐ»ÐµÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ ÑвойÑтв нейтрино.
Древние античные филоÑофы полагали, что можно чиÑто умозрительно, без ÑкÑперимента, понÑÑ‚ÑŒ, как уÑтроена Ð’ÑеленнаÑ.
Дальше вмеÑте Ñ Ñ‚ÐµÐ¾Ñ€ÐµÑ‚Ð¸ÐºÐ°Ð¼Ð¸ мы должны понÑÑ‚ÑŒ, где ее иÑточник, какие механизмы могли бы приводить к рождению Ñтих выÑокоÑнергетичеÑких нейтрино и так далее.
Без теоретиков и теоретичеÑкого оÑмыÑÐ»ÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ²Ð¾Ð·Ð¼Ð¾Ð¶Ð½Ð¾ получить наÑтоÑщий результат?
Можно ли нейтрино, так Ñказать, иÑпользовать в народном хозÑйÑтве.
Детектор маÑÑой около тонны может региÑтрировать огромные потоки нейтрино, ÑÐ¾Ð±Ð¸Ñ€Ð°Ñ Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÑƒÑŽ ÑтатиÑтику данных — порÑдка пÑти Ñ‚Ñ‹ÑÑч Ñобытий в день!
Один из ÑкÑпериментов — Ñто поиÑк Ñтерильных нейтрино, другой — поиÑк возможного магнитного момента у нейтрино, третий — иÑÑледование и измерение вероÑтноÑти когерентного раÑÑеÑÐ½Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ на Ñдре.
— ПроцеÑÑ ÐºÐ¾Ð³ÐµÑ€ÐµÐ½Ñ‚Ð½Ð¾Ð³Ð¾ раÑÑеÑÐ½Ð¸Ñ Ð²ÐµÑьма интереÑен, поÑкольку на фундаментальном уровне нейтрино взаимодейÑтвует Ñ Ð¿Ñ€Ð¾Ñ‚Ð¾Ð½Ð°Ð¼Ð¸ и нейтронами, из которых ÑоÑтоит Ñдро?
Так вот, при ÑнергиÑÑ… нейтрино порÑдка неÑкольких миллионов Ñлектронвольт оказываетÑÑ, что вероÑтноÑÑ‚ÑŒ взаимодейÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ Ñ Ñдром, Ñодержащим N нейтронов, больше ÑоответÑтвующей вероÑтноÑти взаимодейÑÑ‚Ð²Ð¸Ñ Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¸Ð¼ нейтроном в N2 раз.
Ðе менее, а, может быть, даже более важна польза от Ñ€Ð°Ð·Ð²Ð¸Ñ‚Ð¸Ñ Ñ‚ÐµÑ…Ð½Ð¾Ð»Ð¾Ð³Ð¸Ð¹, ÑвÑзанных Ñ Ð¸ÑÑледованием нейтрино, необходимых Ð´Ð»Ñ Ñ‚Ð¾Ð³Ð¾, чтобы Ñделать Ñледующий шаг в науке.
— То еÑÑ‚ÑŒ Ñ Ð¿Ð¾Ð¼Ð¾Ñ‰ÑŒÑŽ нейтрино можно оÑущеÑтвлÑÑ‚ÑŒ контроль за Ñдерной безопаÑноÑтью.
К тому же нейтрино невозможно обмануть.
Методика, иÑÐ¿Ð¾Ð»ÑŒÐ·ÑƒÑŽÑ‰Ð°Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ Ð´Ð»Ñ Ð¾Ñ†ÐµÐ½ÐºÐ¸ количеÑтва рожденного плутониÑ-239, ÑÐµÐ¹Ñ‡Ð°Ñ Ð² Ñтадии разработки.
— Как еще может практичеÑки применÑÑ‚ÑŒÑÑ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾?
— ПоÑкольку нейтрино довольно Ñлабо взаимодейÑтвует Ñ Ð²ÐµÑ‰ÐµÑтвом, оно может без проблем пройти Ñквозь Землю.
Ðо чем больше вещеÑтва, тем чаще нейтрино Ñ Ð½Ð¸Ð¼ взаимодейÑтвует.
Более того, чиÑло взаимодейÑтвий нейтрино внутри нашей планеты будет завиÑеть от типа атомов тех или иных вещеÑтв, от того, Ñколько протонов и нейтронов в Ñдрах Ñтих атомов.
Ð”Ð»Ñ Ñ‚Ð¾Ð¼Ð¾Ð³Ñ€Ð°Ñ„Ð¸Ð¸ Земли можно иÑпользовать атмоÑферные нейтрино?
— Ðа Землю поÑтоÑнно падают коÑмичеÑкие протоны, они взаимодейÑтвуют Ñ Ñдрами азота, киÑлорода и других Ñлементов атмоÑферы и рождают пионы, каоны и другие чаÑтицы, которые иногда раÑпадаютÑÑ Ñ Ñ€Ð¾Ð¶Ð´ÐµÐ½Ð¸ÐµÐ¼ нейтрино.
ПоÑтому вÑÑ Ð°Ñ‚Ð¼Ð¾Ñфера ÑветитÑÑ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾.
Со вÑех Ñторон они падают на Землю, проходÑÑ‚ Ñквозь Землю, и, еÑли поÑтавить доÑтаточное чиÑло детекторов и измерить, Ñколько нейтрино проходит Ñ Ñ‚Ð¾Ð¹ или иной ее Ñтороны, можно проÑканировать Землю?
Рпотом Ñтими технологиÑми пользуетÑÑ Ð²ÑÑ‘ человечеÑтво, уже без вÑÑкой ÑвÑзи Ñ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾.
Их можно иÑпользовать в медицине, в томографии.
— Какое значение Ð´Ð»Ñ Ð²Ð°ÑˆÐµÐ¹ работы имеет обнаружение нейтрино ультравыÑоких Ñнергий в 2013 году в рамках ÑкÑперимента IceCube в Ðнтарктиде.
— Ðто важнейшее открытие играет ключевую роль.
Мы теперь знаем, что наш телеÑкоп обÑзательно увидит нейтрино из коÑмоÑа, а значит, инвеÑтиции будут не напраÑны.
Отличные ÑвойÑтва байкальÑкой воды могут позволить нам определить иÑточники нейтрино ÑверхвыÑоких Ñнергий?
Потом Ñ Ð·Ð°Ð¸Ð½Ñ‚ÐµÑ€ÐµÑовалÑÑ Ð½ÐµÐ¹Ñ‚Ñ€Ð¸Ð½Ð¾ и пришел в Лабораторию Ñдерных проблем (ЛЯП).
Ð’ науке Ñто было практичеÑки невозможно.
Во Ð²Ñ€ÐµÐ¼Ñ Ð°Ñпирантуры Ñ Ð·Ð°Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ð»ÑÑ ÑкÑпериментами в CERN Ñ ÑƒÑкорительными нейтрино и доÑтаточно хорошо изучил Ñту физику.
ПриходитÑÑ Ð·Ð°Ð½Ð¸Ð¼Ð°Ñ‚ÑŒÑÑ Ð¼Ð½Ð¾Ð³Ð¸Ð¼Ð¸ вещами, не имеющими прÑмого Ð¾Ñ‚Ð½Ð¾ÑˆÐµÐ½Ð¸Ñ Ðº физике нейтрино.
Ðто было бы невозможно без вÑемерной поддержки дирекции ОИЯИ, а также Ñлаженной работы вÑего коллектива.
Любой человек может зайти ко мне или к директору, у Ð½Ð°Ñ Ð½Ðµ надо запиÑыватьÑÑ Ñ‡ÐµÑ€ÐµÐ· ÑекретарÑ, Ñ Ð±Ð¾Ð»ÑŒÑˆÑƒÑŽ чаÑÑ‚ÑŒ времени общаюÑÑŒ Ñ Ð»ÑŽÐ´ÑŒÐ¼Ð¸, у которых вообще нет никаких должноÑтей, Ñ Ð¼Ð¾Ð»Ð¾Ð´ÐµÐ¶ÑŒÑŽ, техниками из механичеÑких маÑтерÑких, инженерами, физиками — мне Ñто без разницы?
Я видел, что ÑущеÑтвует какой-то барьер, что человек упираетÑÑ Ð³Ð¾Ð»Ð¾Ð²Ð¾Ð¹ в потолок и выйти невозможно?
ЕÑли нейтрино разговорить, оно раÑÑкажет много интереÑного и важного о законах природы и о Ñамых далеких уголках Ð’Ñеленной