Детектор стал плодом сотрудничества полутора сотен ученых из Франции, других стран Европы и из России. Задача его — улавливать , очень легкие элементарные частицы, сложность работы с которыми состоит в том, что они крайне «неохотно» взаимодействуют с обычной материей. К примеру, чтобы остановить свободно летящий низкоэнергетический нейтрино, понадобится экран, включающий слой воды толщиной около 100 световых лет. Сквозь наш организм каждую секунду пробегает около 1014 таких частиц, испускаемых Солнцем, — без всякого влияния на нас. Не оказывают на них никакого эффекта и магнитные поля, так что нейтрино путешествуют далеко по всей Вселенной практически по идеально прямым траекториям.
В этой связи нейтрино можно рассматривать, как источник уникальной информации о происходящем в далеком космосе. Они могут стать невероятно ценными «посланцами», способными рассказать о многом новом — если только удастся их каким-то образом остановить. Именно с этой целью ученые и создали детектор Antares, именно поэтому он имеет довольно внушительные размеры, создавая как можно более эффективный экран для прилетающих из космоса нейтрино.
Работа над этим уникальным проектом началась еще в 1996 г., а первая линия детекторов была установлена ровно 10 лет спустя. Уже этот элемент имеет 400 м в высоту и расположен на глубине 2,5 км в море близ побережья французского Тулона. В сумме Antares включает 12 таких линий, покрывающих площадь, примерно вчетверо превышающую футбольное поле. Они включают в себя 900 оптических модулей — «глаз» телескопа.
Именно морские воды прекрасно укрывают сверхчувствительные «глаза» инструмента от шумового эффекта . На такой глубине царит полная темнота, лишь изредка нарушаемая слабым свечением местных живых организмов, некоторые из которые способны к биолюминесценции. В итоге для Antares вся наша планета становится своего рода улавливателем нейтрино: «тело» нашей планеты останавливает практически все приходящие из космоса частицы, но практически все количество падающих на нее нейтрино пролетает сквозь всю толщу.
Однако изредка отдельные «счастливые» нейтрино все-таки взаимодействуют с атомами материи, случайно соударяясь с ядром атомов. Такое происходит очень редко, но когда происходит, в результате этой аварии образуется — неустойчивая заряженная элементарная частица, по свойствам напоминающая электрон и летящая в том же направлении, что и погибший в столкновении нейтрино. Эти же мюоны, пропутешествовав сквозь земной шар, попадают в толщу воды, и здесь они оставляют за собой мельчайшие светящиеся «хвосты» — и именно их смогут замечать сверхчувствительные детекторы Antares. Так и выходит, что в работе этого инструмента принимает участие вся наша планета, причем наблюдение идет за нейтрино, прилетающими с южной небесной полусферы — и именно там лучше всего виден центр нашей галактики, весьма интересное местечко.
Antares станет незаменимым помощником в «астрономии высоких энергий», изучающей космические катаклизмы, источники весьма высоко энергетических частиц. Сюда относятся и взрывы сверхновых, и гамма-вспышки, и активные центры галактик, где бесчинствуют сверхмассивные черные дыры. Именно в недрах таких «катастрофических» объектов тяжелые частицы набирают достаточно энергии, излучая ее избыток в виде высокоэнергетических фотонов, которые и порождают высокоэнергетические нейтрино. Так что, двигаясь по этой цепочке в обратном направлении, физики смогут, изучая мюоны, понять свойства нейтрино — а с ними и узнать новое о далеких космических катаклизмах.
Другая форма нейтрино — низкоэнергетические нейтрино — тоже может улавливаться детектором Antares, и позволит изучить порождающие их скопления , которые, как считается, существуют в центре и Млечного пути, и нашего Солнца. (Стоит сказать, что работать с такими нейтрино может и еще один существующий детектор, скрытый не под водой, а под горами — читайте о нем в заметке «Детектор номер один».) Дело в том, что, по мнению ряда ученых, эта самая загадочная темная материя, совершенно недоступная прямому наблюдению и проявляющая себя только в гравитационных взаимодействиях, состоит из очень тяжелых элементарных частиц — вимпов. Существует гипотеза о том, что вимпы должны накапливаться в центрах очень тяжелых объектов, в том числе Солнца и нашей галактики. Однако, собираясь здесь, они то и дело аннигилируют, порождая мощные выбросы энергии и частиц, включая и низкоэнергетические нейтрино.
О других современных сверхчувствительных детекторах читайте: «Темная сторона Вселенной».
По публикации
Самые интересные новости из мира науки: свежие открытия, фотографии и невероятные факты у вас на почте.