Как регистрируют частицы - Боровой А.А.
Скачать (прямая ссылка):
Физики из Института Лауэ — Ланжевена собираются осуществить этот опыт с помощью перемещающейся по рельсам железнодорожной платформы, на которой будет смонтирована их многотонная установка. Поиски осцилляции Понтекорво ведутся и в глубоких подземных лабораториях, в которых регистрируются нейтрино, рождающиеся в атмосфере, и на ускорителях высоких энергий. Обсуждался проект, в котором предполагается поместить детектор на расстояние около тысячи километров от ускорителя. Ускоритель находится в США (Батавия), а детектор в Канаде. Благодаря тому, что пучок высокоэнер-гетичных нейтрино достаточно узкий, можно надеяться зарегистрировать поток этих частиц. Такой эксперимент позволил бы заметить осцилляции с очень большой длиной.
Остается ждать результатов!
156
6.2. Проект ДЮМАНД
Фундаментальные знания о строении материи физики получали и получают, используя частицы больших энергий. Все дальше стремятся ученые проникнуть в глубь вещества и для этого обстреливают его на ускорителях протонами, мезонами, нейтрино все больших энергий. Уже проектируются и в ближайшем будущем начнут строиться машины, в которых протоны разгоняются до энергий в несколько ТэВ (1 ТэВ = 10е МэВ = = 1012 эВ). Но это отнюдь не простое и тем более не дешевое решение задачи. Мы уже говорили о том, что постройка гигантских ускорителей часто яе под силу одной, даже развитой, стране. Поэтому физики не оставляют своим вниманием и тот «бесплатный ускоритель», который постоянно работает во Вселенной, направляя на Землю потоки быстрых космических частиц. Откуда они берутся? Ученые сейчас считают, что источником космических частиц могут быть взрывы массивных звезд. Огромная температура и давление, возникающие при взрыве, выбрасывают вещество ввезды во Вселенную со скоростью, близкой к скорости света. Этот процесс сопровождается гигантской вспышкой, когда видимая яркость звезды возрастает в миллиарды раз. Астрономы говорят! «Вспыхнула сверхновая». Такую вспышку в созвездии Змееносца наблюдал, например, Иоганн Кеплер в 1604 г. К сожалению, первый из телескопов был сконструирован в Голландии на пять лет позже, потом появилась зрительная труба Галилея и только в 1611 г. Кеплер описал изобретенный им телескоп. Сейчас — дело иное. Мощные телескопы приближают к нам самые удаленные галактики и сверхновые регистрируются в среднем один раз за несколько месяцев (около 400 вспышек 8а последние 90 лет).
Космические лучи по своим энергиям иногда обгоняют даже фантастические проекты ускорителей. В них встречаются частицы с энергией, превышающей 1020 эВ. При взаимодействии частиц с межзвездным веществом (или с молекулами воздуха в атмосфере Земли) рождаются и нейтрино сверхвысоких энергий. Конечно, быстрых частиц очень мало и, соответственно, ничтожно мала ин-1 енсивность возникающих v с E.., = 1013 -і- 101в эВ (по сравнению с пучком ускорителя). И тем не менее только нейтрино сверхвысоких анергий способны донести до нас рассказ о далеких областях Вселенной. Ведь для этого
157
надо преодолеть расстояние в миллиарды световых лет, не поглотившись в межзвездном веществе. Кроме того, с помощью космических нейтрино можно изучать взаимодействие этих частиц с веществом при огромных энергиях.
Теперь, если читатель внимательно прочел эту книгу (за что автор выражает ему благодарность), он может сыграть сам с собой в «угадайку». Назвать по аналогии с предыдущим, скажем, три требования к детекторам космических нейтрино, без выполнения которых нельзя надеяться па удачу. А теперь проверить ответы.
й. Огромная масса вещества.
2. Хорошая защита от фона.
3. Применение различных «хитростей», чтобы отличить событие, вызванное нейтрино, от любого другого.
Но вряд ли читателю удастся догадаться, о какой массе может идти речь. Оценить поток нейтрино и вероятность их регистрации довольно трудно. Но при всем оптимизме не стоит надеяться на счет, больший нескольких штук за миллион лет, для Ev ^> ДО ТэВ и массе детектора віт. Уныние от этой цифры не скрашивается даже самыми благоприятными прогнозами человеческого долголетия. Попытаемся обойти эту трудность с другой стороны. Возьмем миллион тонн сцинтиллятора и несколько миллионов ФЭУ. Однако, кроме технических трудностей, здесь возникнут непреодолимые финансовые. Изготовление детектора станет в «копеечку» (умноженную на коэффициент 1012 -н -ї- 1013). Тем не менее, руки у физиков не опустились и плодом раздумий ученых явился проект глубоководного детектирования мюонов и нейтрино — Deep Underwater Muon Neutrino Detection (ДЮМАНД).
Возможность детектирования нейтрино и мюонов глубоко под водой рассматривалась в Советском Союзе. Затем, в 1975 г., группа американских физиков, работающих в университетах и в Национальной ускорительной лаборатории, выдвинула аналогичный проект, который и назвали ДЮМАНД. После этого в СССР и США началась его более детальная проработка. Образован оргкомитет и периодически созываются международные совещания, на которых обсуждаются результаты расчетов, модельные эксперименты и идеи оригинальных детекторов.
В 1977 г. в журнале «Успехи физических наук» был опубликован обзор В. С. Березинского и Г. Т. Зацепина, посвященный ДЮМАНД. Мы воспользуемся приведен-
