Земля на просвет нейтрино
В последнее время в научной прессе появились сообщения, судя по которым уже в ближайшее время станет возможным исследовать внутренее строение больших планет- и в частности Земли – с помощью нейтрино. Рассказать об этом новом направлении мы попросили руководителя лаборатории проблем эволюции Земли в Институте динамики геосфер РАН доктора физико-математических наук Андрея Васильевича Витязева, поскольку именно его группа первая и пока единственная группа геофизиков в мире и в России работает над темой нейтринного «просвечивания» Земли, Луны и других планет.
Начнем издалека – с физики элементарных частиц. Существуют нейтрино трех видов – электронные, мюонные и тау. Примерно двадцать лет тому назад было предсказано, и к этому приложили руку и наши физики Смирнов и Михеев, что если нейтрино имеет не нулевую массу, то при прохождении ими вещества (неважно какого – сейфа или Земли) происходит их переход из одного типа в другой. То есть, например, электронные нейтрино могут переходить в мюонные или в тау и обратно.
Эта идея очень широко обсуждается уже лет десять, и от нее ждут столько же; сколько от прорывов в решении проблемы термоядерного синтеза или происхождения Вселенной. Почему? Потому что, если существование этого эффекта будет доказано, то это может решить кучу проблем в астрофизике, физике Солнца и помочь в развитии теории физики слабых взаимодействий.
Но эффект может быть использован и на благо геофизики. Причем он позволит ничего специально для геофизиков не строить – необходимо лишь повысить точность измерений.
Поток естественных нейтрино приходит к Земле в результате взрывов сверхновых звезд (последний был зафиксирован в 1987 году) и от некоторых ядерных реакций на Солнце, однако из их трех видов мы пока можем улавливать только один – электронный. Поток нейтрино постоянен на подходе к Земле и региструется детекторами, поэтому ночью – если эффект перехода нейтрино из одного типа в другой существует- мы сможем улавливать этими же детекторами нейтрино, которые прошили насквозь всю Землю и пришли к нам с ее обратной стороны, с той, где светит Солнце. И имея, например, «на входе» два нейтрино, на «выходе» можем получить три, потому что один из неулавливаемых нами типов перешел в электронный.
Трудность – помимо доказательств этого эффекта – заключается в чувствительности детекторов. Если бы мы «ловили» три-четыре нейтрино в час, проблем бы не было. Пока же детекторы фиксируют только одно нейтрино в месяц, и, следовательно, набирая статистику за год, получаем слишком большую погрешность.
