Китайські вчені будують найбільший у світі детектор «частинок-привидів» на глибині 11 500 футів (3500 метрів) під поверхнею океану. Тропічний глибоководний нейтринний телескоп (TRIDENT) — китайською назвою Hai ling або «океанський дзвін» — буде прив’язаний до морського дна західної частини Тихого океану. Після завершення у 2030 році він буде шукати рідкісні спалахи світла, створювані невловимими частинками, коли вони на короткий час стають відчутними в океанських глибинах.
Кожну секунду близько 100 мільярдів частинок-привидів, які називаються нейтрино, проходять через кожен квадратний сантиметр вашого тіла. І все ж, згідно зі своїм моторошним прізвиськом, відсутність електричного заряду й майже нульова маса нейтрино означає, що вони майже не взаємодіють з іншими типами матерії.
Але сповільнюючи нейтрино, фізики можуть простежити походження деяких частинок за мільярди світлових років від стародавніх, катастрофічних зіркових вибухів і галактичних зіткнень.
Ось тут і з’являється океанський дзвін.
«Використовуючи Землю як щит, TRIDENT виявлятиме нейтрино, що проникають з протилежного боку планети», — сказав Сюй Дунлянь, головний науковий співробітник проекту, журналістам на прес-конференції 10 жовтня. «Оскільки TRIDENT знаходиться поблизу екватора, він може приймати нейтрино, що надходять з усіх напрямків разом з обертанням Землі, що дозволяє спостерігати за всім небом без будь-яких сліпих плям».
Нейтрино всюди — вони поступаються лише фотонам як найпоширеніші субатомні частинки у Всесвіті й утворюються в ядерному вогні зірок, у величезних вибухах наднових, у космічних променях і радіоактивному розпаді, а також у прискорювачах частинок і ядерних реакторах на Землі.
Незважаючи на їх всюдисущість, їх мінімальна взаємодія з іншою речовиною робить нейтрино неймовірно складними для виявлення. Вперше їх виявили, коли вони вилітають з ядерного реактора в 1956 році, і багато експериментів із виявлення нейтрино помітили постійне бомбардування частинками, які надсилаються нам із Сонця; але цей каскад маскує більш рідкісні нейтрино, які утворюються, коли космічні промені, джерела яких залишаються загадковими, потрапляють на атмосферу Землі.
Нейтрино абсолютно безперешкодно проходять через більшу частину матерії, включаючи всю нашу планету, але іноді вони взаємодіють з молекулами води. Коли нейтрино подорожують крізь воду чи лід, вони іноді створюють побічні частинки, які називаються мюонами, які випромінюють спалахи світла. Вивчаючи закономірності цих спалахів, вчені можуть реконструювати енергію, а іноді й джерела нейтрино.
Але щоб підвищити ймовірність взаємодії частинок-привидів, детектори повинні сидіти під великою кількістю води або льоду.
Новий гігантський детектор Китаю складатиметься з більш ніж 24 000 оптичних датчиків, натягнутих на 1211 ниток, кожна довжиною 2300 футів (700 м), які підніматимуться вгору від точки кріплення на морському дні.
Детектор буде розташовано за схемою плитки Пенроуза та охоплюватиме діаметр 2,5 милі (4 кілометри). Коли він працює, він скануватиме нейтрино на 1,7 кубічних миль (7,5 кубічних кілометрів). Найбільший у світі детектор нейтрино IceCube, розташований на станції Південного полюса Амундсена-Скотта в Антарктиді, має площу моніторингу лише 0,24 кубічних миль (1 кубічний кілометр), що означає, що TRIDENT буде значно чутливішим і з більшою ймовірністю знайде нейтрино.
Вчені кажуть, що пілотний проєкт розпочнеться у 2026 році, а повний детектор запрацює у 2030 році. «TRIDENT має намір розширити межі продуктивності нейтринного телескопа, досягнувши нової межі чутливості в пошуках астрофізичних джерел нейтрино по всьому небу», — написали дослідники в статті, що описує детектор, опублікованій 9 жовтня в журналі Nature Astronomy. Джерело
