Точнее, в мире физики элементарных частиц. Мы все наслышаны о большом адронном коллайдере (LHC), — в связи с поисками бозона Хиггса. Однако, далеко не все в курсе некоторых неожиданных последствий, к которым привел его запуск. В сентябре текущего года был остановлен мощный ускоритель Tevatron в лаборатории Fermilab в Соединных Штатах. Причина: неспособность Теватрона конкурировать с LHC.

            Однако, американское научное сообщество не сдается в попытках сохранить статус сверхдержавы в физике элементарных частиц. На прошлой неделе около 500 физиков собрались на конференцию Роквилле, штат Мэрилэнд, чтобы определить основные направления, движение вдоль которых позволит осуществить эту задачу. И здесь на помощь американцам может придти нейтрино.

            С одной стороны, сейчас срочно следует провести эксперименты, проливающие свет на некоторые наиболее горячие вопросы современной физики. Как то: действительно ли нейтрино могут преодолеть световой барьер и какова природа темной материи, которой сейчас приписывают до 80 % массы во вселенной, и которой никто до сих пор не видел.

            С другой стороны, осуществление этих амбициозных проектов упирается в ограниченное финансирование. Американский конгресс становится все бережливее, и даже крупнейший в истории эксперимент с пучками нейтрино Long Baseline Neutrino Experiment (LBNE), способный разрешить заодно и загадку антиматерии, может оказаться чересчур дорогим удовольствием.

            Суть дела в том, что, никто до сих пор не знает, почему при возникновении вселенной материя и антиматерия не аннигилировали друг друга полностью, вместо этого оставив избыток материи. Некоторые теоретики предполагают, что нейтрино могут быть ответственными за эту асимметрию. Если это так, то нейтрино и антинейтрино должны вести себя немного по-разному, что может выражаться в разности скоростей взаимных превращений трех типов нейтрино.

            Это явление, в результате которого нейтрино по мере своего движения спонтанно переходит из одной разновидности в другую, уже было изучено, но установка LBNE должна быть способна провести измерения на новом уровне точности, достаточном для разрешения проблемы материи и антиматерии. Проблема, однако, в том, что оба возможных варианта этого эксперимента совсем недешевы. Первый из них включает в себя заполнение водой 200000-тонной цистерны, для чего потребуется расширить одну из шахт в Южной Дакоте, создав в породе огромную полость высотой 100 и шириной 65 метров. Второй вариант детектора поменьше, но тоже довольно массивен: 34000 тонны жидкого аргона.

            И все же первые существенные результаты могут быть получены именно на нейтринном поприще. Напомним, что в сентябре были обнародованы сенсационные выводы эксперимента OPERA в итальянском Гран Сассо: нейтрино, как кажется, могут двигаться быстрее скорости света, нарушая ограничение, наложенное на всю вселенную специальной теорией относительности Эйнштейна. Это поразительное событие пришлось как нельзя кстати для американцев: эксперимент MINOS, уже сейчас отправляющий нейтрино из Fermilab за 800 километров в одну из шахт Миннесоты, должен быть способен подтвердить или опровергнуть заявления европейцев.

            В настоящий момент исследователи модернизируют оборудование обеих установок, чтобы обеспечить более надежные измерения времени пролета нейтрино. Ожидается, что MINOS сможет провести первые измерения до марта 2012, после чего установка, генерирующая протонный пучок в Fermilab, и используемая для создания нейтрино, будет приостановлена на год. Более тщательные измерения будут проведены уже в 2013 и 2014.

            Тем временем, еще один нейтринный эксперимент уже начался в одной из пещер в Нью-Мексико. Его задача – наблюдение сравнительно редкого распада ядер ксенона, который происходит при участии нейтрино. Поскольку скорость распада зависит от массы нейтрино, такие измерения могут послужить косвенным путем определения массы нейтрино, чего до сих пор еще не удавалось сделать. Пока что известна только верхняя граница для массы нейтрино.

            Все эти и некоторые другие направления исследований сейчас борются в США за свое место под финансовым солнцем, в то время как конгресс ищет пути сокращения расходов. Другие страны также способны запустить подобные эксперименты, но не на таком уровне точности измерений. Международное сотрудничество в этой области могло бы существенно упростить задачу, но если уж американцы не решатся на значительные траты, участие всех остальных становится сомнительным. А между тем, в зависимости от того, какой эксперимент получит финансовую поддержку, может зависеть направление развития физики элементарных частиц в ближайшее десятилетие.

GD Star Rating
loading...
Конкуренция в мире элементарных частиц, 9.5 out of 10 based on 2 ratings

Добавить комментарий