Телескоп на дне Байкала ловит частицы-призраки из космоса. Сюжет фантастического фильма? Нет! Наша реальность

Сможешь ли ты назвать самое глубокое озеро в мире? Ладно, это было слишком легко. Все знают, что наш Байкал во всём самый-самый. Тогда вопрос посложнее. Что за уникальный прибор лежит на его дне? Только давай без Гугла. Не знаешь? Не страшно. На самом деле немногие об этом слышали. В Байкале на глубине 1300 метров российские учёные установили телескоп. Да-да, ты не ослышался.

Но зачем прятать его под воду? Дело в том, что это необычный телескоп. Не тот, с помощью  которого наблюдают за звёздами. Вообще-то это целая обсерватория. Она улавливает частицы-призраки, которые прилетают к нам из самых отдалённых уголков Вселенной — нейтрино. Чтобы прочитать это название тебе понадобилась секунда. За это время сквозь твоё тело промчались десятки миллиардов нейтрино. Мы не замечаем их, они не замечают нас. Масса этих частиц близка к нулю. У них нет электрического заряда. Нейтрино проскальзывают между электронами и атомами любой материи, почти не врезаясь в них. Почему же учёные всего мира охотятся за нейтрино? 

Дело в том, что нейтрино выскальзывают из таких неведомых уголков космоса, откуда ничто не может выбраться и не поменять своих свойств. Например, есть фотон, вы уже изучапи его на физике. Так вот, фотон рождается в центре Солнца, но пока пробирается на его поверхность, бессчётное количество раз сталкивается с частицами нашего светила и меняется до неузнаваемости. В итоге он становится просто светом. Нейтрино, которые появляются там же, пронзают звезду насквозь и, как ни в чём ни бывало, начинают своё космическое путешествие. Поймав призрачную частицу, астрономы могут буквально по полочкам разложить термоядерные реакции в центре Солнца. Геофизики изучают распад радиоактивных элементов в мантии Земли, а специалистам по ядерной безопасности она позволяет заглянуть в любой реактор на расстоянии. 

Но если эти частицы, как привидения, пролетают сквозь любую материю, то как учёные их ловят? 

И вот здесь мы возвращаемся на Байкал, к странному телескопу. Мало того, что он установлен на глубине почти 1,5 километра, так ещё и направлен не вверх, к звёздам, а вглубь, к центру Земли. Всё интереснее, правда? Подводная обсерватория использует нашу планету как большое сито. Нейтрино, конечно, крошечные, но и они иногда, когда летят сквозь материю, врезаются в её атомы. В результате такого микропроисшествия рождаются новые частицы. Те, в свою очередь, задевают ещё что-нибудь. Образуется целый хвост, который движется сквозь лёд или воду быстрее света. 

Что? Быстрее света? Да даже троечник такого бы не заявил. Ведь все знают, что быстрее скорости света нет ничего во Вселенной. Всё верно, но только когда речь идёт о скорости света в вакууме. В любой другой среде свет движется медленнее и его можно обогнать. Когда заряженная частица обгоняет свет, она сама начинает светиться. Тут-то специалисты своими детекторами и фиксируют её. На самом деле астрофизики следят не за самим нейтрино, а за его проделками. Иначе частицу-призрак никак не увидеть. 

Чтобы наблюдать все эти процессы чётко и без помех, учёным нужна огромная масса какого-нибудь прозрачного вещества. И Байкал подходит идеально. Мало того, что это самое глубокое озеро в мире, так ещё и вода в нём кристально прозрачная. Зимой Байкал замерзает, и через лунки во льду удобно опускать на дно оборудование. На глубине же круглый год одна и та же температура, +4 °С. То, что нужно, чтобы аппаратура стабильно работала (не позавидуешь этой аппаратуре, конечно).

Первый телескоп

Первый телескоп отправился на дно Байкала ещё в 1993 году. Больше всего он был похож на гигантскую гирлянду. Длинный трос, на который, как бусинки, нанизаны фотоувеличители. Сначала их было 36. Через три года — 96, а в 2005 учёные довели количество модулей до 228.  Когда один из фотоувеличителей уловил первое нейтрино из далёкого космоса, стало понятно, что идея с подводными обсерваториями работает. Как ты уже понял,  охотиться на нейтрино невероятно сложно. И учёные решили увеличить районы поиска. Всё как у рыбаков: чем больше удочек закинешь по всей реке, тем больше поймаешь. 

Что сегодня?

Поэтому в 2011 году началось строительство Baikal GVD (Gigaton Volume Detector, что переводится как «детектор гигантского объёма»). Принцип тот же, что и у предыдущего аппарата. Только фотодетекторов там теперь почти 3000. Изучение Вселенной ведут специалисты из Объединённого института ядерных исследований и Московского института ядерных исследований РАН. А ещё к проекту подключились Иркутский государственный университет и Нижегородский государственный технический университет. Теперь, кстати, ответим на вопрос, который у тебя, возможно, возник. 

Как присоединиться к исследователям нейтрино?

 Заходи на сайты вузов, изучай факультеты. Астрофизики бывают разные. Наверное, в первую очередь тебя заинтересуют «наблюдатели» и «инструменталисты». «Наблюдатели» собирают данные с телескопов, «инструменталисты» разрабатывают и создают телескопы, в том числе такие, которые погружают на дно Байкала. Есть ещё теоретики. «Это так скучно», — наверняка скажешь ты. Возможно, ты и прав. Но не забывай, что именно те, кто днями и ночами сидит над расчётами, выдвигает гипотезы и сам же их опровергает, обычно и совершают самые большие открытия в истории человечества.