В ближайшем времени Япония планирует возвести крупнейший в мире детектор нейтрино, способный совершить переворот в изучении этих повсеместных, но трудноуловимых частиц.
НейтриноЭлементарные частицы, образующиеся в результате ядерных реакций во время космических катастроф, таких как сверхновые, путешествуют со скоростью, близкой к скорости света, и разбросаны по всему пространству. Они в 100 000 раз меньше электрона и обладают массой практически равной нулю. Это свойство приводит к тому, что нейтрино редко взаимодействуют с другими частицами, делая их неуловимыми, несмотря на огромное количество. Например, около 100 000 миллиардов нейтрино проходят через ваше тело каждую секунду.
Несмотря на это, учёные продолжают исследования. Разработан ряд установок для фиксации признаков прохождения (черенковского свечения) при пересечении водой сблизительно со скоростью света.
Эти установки представляют собой огромные резервуары, наполненные чистой водой, обрамленные сверхчувствительными детекторами света, называемыми фотоумножителями. Фотоумножители способны регистрировать слабые вспышки, возникающие при столкновении нейтрино с атомом в воде.
Новая мегаструктура
В настоящее время результаты этих установок неясны. Япония, имеющая Супер-Камиоканде (одну из самых важных нейтринных обсерваторий), построит новую, более масштабную. Комитет экспертов одобрил строительство 13 декабря.
Сооружение глубиной 71 метр и шириной 68 метров получит название Hyper-Kamiokande. В нём будет находиться 260 000 тонн сверхчистой воды, что в пять раз больше, чем в Super-Kamiokande. Детектор построят в гигантской пещере, вырытой взрывчаткой, рядом с шахтой Камиока в Хида-Сити.
Строительство объекта обойдется в 64,9 миллиарда иен, что эквивалентно приблизительно 540 миллионам евро. Для модернизации ускорителя J-Park потребуется еще 7,3 миллиарда иен. Находится он примерно в 300 километрах южнее и будет генерировать нейтринный луч.
Понимание барионной асимметрии
После запуска детектор сможет изучать различия в поведении нейтрино и антинейтрино. Этим данными можно будет объяснить, почему во Вселенной больше вещества, чем антивещества (барионная асимметрия).
Два других эксперимента с нейтрино нового поколения стартуют также в 2020-х годах: Глубокий подземный нейтринный эксперимент (DUNE) в Соединенных Штатах начнется в 2025 году, а Цзянмэньская подземная нейтринная обсерватория (JUNO) в Китае, как ожидается, начнет сбор данных уже в 2021 году.