Нобелевка за телескоп изо льда

В этом году Нобелевскую премию по физике вручили за создание нейтринного телескопа. Сейчас объясним, почему это важно.

Каждую секунду сквозь вашу ладонь пролетает больше миллиарда нейтрино, а вы ничего не чувствуете. Эти частицы почти ни с чем не взаимодействуют и не реагируют на магнитные поля. Особенно трудно поймать редкие нейтрино высоких энергий из глубин космоса.

Но именно в этой неуловимости их ценность. Космические лучи — протоны и ядра атомов — летят по искривлённым траекториям, и откуда они пришли, не вычислить. А нейтрино проходят сквозь вещество по прямой и указывают точно на источник: взрыв сверхновой, гамма-всплеск или сверхмассивную чёрную дыру в далёкой галактике.

В 1980-х бельгиец Фрэнсис Хальцен предложил сделать детектором сам антарктический лёд — прозрачный и свободный от многих помех. В скважины глубже 1,5 км опускают «гирлянды» датчиков, и они ловят слабые вспышки света, когда нейтрино врезается в атом. По следу вспышек восстанавливают, откуда прилетела частица. Нужен только огромный объём — порядка кубического километра льда.

Многие поначалу считали эту идею самой странной в мире. Тем не менее обсерваторию IceCube на Южном полюсе достроили в 2011 году: 5160 датчиков, 271 млн долларов от Национального научного фонда США. Уже через два года детектор поймал нейтрино с энергиями, которые не мог дать ни один источник в Солнечной системе. Так родилась нейтринная астрономия.

В 2014-м IceCube засёк три нейтрино с энергиями в тысячи раз выше, чем у частиц в самых мощных земных ускорителях (их прозвали Берт, Эрни и Большая Птица). В 2017-м нейтрино впервые проследили до конкретного источника — блазара TXS 0506+056, галактики со сверхмассивной чёрной дырой в центре. А в 2023-м составили первую нейтринную карту Млечного Пути. Она совпала с гамма-свечением Галактики, подтвердив модели, по которым у нейтрино и гамма-лучей общие источники.

Почему это важно? У астрономии появился новый «орган чувств». Вселенную теперь изучают не только по свету, но и по частицам, летящим напрямую из самых бурных её уголков. Это и есть многоканальная астрономия, которую помог основать IceCube. Нейтрино могут раскрыть и загадку того, что разгоняет космические лучи до почти немыслимых энергий.

Хальцен получил Нобелевскую премию в одиночку — такого в физике не случалось с 1992 года. Сам он назвал её заслугой смельчаков, которые пошли за ним, когда солидные физики-консерваторы на такое не решались.

@vselennayaplus