Нобелевка ловцам нейтрино

В начале октября были названы нобелевские лауреаты этого года по физике. Премию поделили учёный из Канады Артур Макдональд и японец Такааки Кадзита, а их общей заслугой стало экспериментальное открытие осцилляции нейтрино. Каков вклад троицких учёных в это достижение, рассказывает заведующий отделом физики высоких энергий ИЯИ РАН профессор Юрий Куденко. Он руководит российской группой, участвующей в нейтринных экспериментах в Японии, и хорошо знает лауреата.

Японский дух 

«Такааки Кадзита – замечательный человек и учёный, – рассказывает Юрий Куденко. – Директор Института исследования космических лучей (ICRR), профессор Токийского университета. Я много раз с ним общался: он очень доброжелательный и скромный. Его требования к себе необычайны – это типично японская черта. Помню, как много лет назад он стойко встретил решение, что его нейтринный детектор для проекта Т2К не был принят. Он в истинно японском духе, спокойно это воспринял, улыбался и держал удар до последнего».

Зато теперь настал черёд улыбаться по-настоящему. «Мне рассказывали, что Кадзита был удивлён присуждению премии, – говорит Куденко. – Я написал поздравление, выразив надежду, что это поможет нашим проектам в Японии. На что он ответил: «Я тоже на это надеюсь!»

Сотрудничеству России и Японии по нейтринной физике около 15 лет. «В нашей команде в среднем 20–25 человек, большинство – студенты и аспиранты МИФИ, МГУ, Физтеха. Сотрудников ИЯИ – порядка десяти человек», – рассказывает профессор Куденко. Эксперимент для исследования осцилляций, в котором участвуют российские физики, называется Т2К («Tokai to Kamioka»): нейтринный пучок идёт через весь остров (почти 300 км) от источника,
ускорителя в городке Токаи, до детектора «Супер-Камиоканде». Они прошли все его этапы: замысел, моделирование и разработку детектора, его создание, установку в шахте, запуск, проверку, а затем – проведение инженерных сеансов, анализ данных и получение результатов.

Здесь есть место инициативе и новым идеям. Были, и не раз, случаи, когда в конкуренции выигрывали предложения российских физиков. Например, в одном из ближних нейтринных детекторов эксперимента Т2К используются новые компактные фотодетекторы, разработанные в ИЯИ, способные работать внутри гигантского магнита. В России были сделаны опытные образцы.

Вслед за парадоксами

«За последние 20 лет открытие бозона Хиггса и осцилляции нейтрино – два самых важных события в физике высоких энергий», – рассказывает Куденко. К сожалению, физику элементарных частиц невозможно объяснить на пальцах, поэтому просто примите как факт: нейтрино – почти неуловимая элементарная частица, имеет три типа: электронное, мюонное и тау-нейтрино, а осцилляцией называется переход из одного типа в другой. Первым возможность осцилляций предположил ещё в 1957 году Бруно Понтекорво, советский физик итальянского происхождения, работавший в Дубне в ОИЯИ. Его идея намного опередила время. «Если бы Бруно Максимович был жив, он стал бы сейчас тоже лауреатом», – уверен Куденко. Но учёный умер в 1993-м. А 17 сентября 2015 года скончался Вадим Кузьмин, сотрудник ИЯИ РАН, автор идеи галлий-германиевого метода регистрации солнечных нейтрино. Этот эксперимент является основным в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ. Проект, названный SAGE (Soviet-American Gallium Experiment), стартовал в конце 70-х, первые результаты получены в 90-е. А в 80-е был предсказан эффект Михеева-Смирнова-Вольфенштейна, дающий понимание нейтринных осцилляций в Солнце. Двое из его открывателей, Станислав Михеев и Алексей Смирнов, работали тогда в ИЯИ.

Вклад наших учёных в результат будущих нобелевцев несомненен. Но решающие эксперименты, подтвердившие осцилляции нейтрино, были проведены в Канаде и Японии. «Парадокс: «Супер-Камиоканде» делался не для исследования осцилляций, а под другой проект – изучение распада протона. Но распад протона не нашли, а исследование фонового процесса – детектирование атмосферных нейтрино – привело к замечательному открытию. В этом непредсказуемость науки, – улыбается Куденко. – В нейтринной физике эксперимент доминирует. Нас ведут парадоксы, за которыми следует теория и пытается их объяснить».

И самое главное. Осциляции возможны, если у нейтрино есть масса. Стандартная модель – именно она определяет представления физиков о мире сейчас – предполагает, что у нейтрино массы нет. «Мы вышли за пределы стандартной модели, вступили на Terra Incognita, совершенно неизведанную территорию микромира, и начинаем делать первые шаги», – говорит Юрий Куденко. И, судя по тому, как горят глаза у наших физиков, в этой науке они могут сказать своё слово.

 Владимир МИЛОВИДОВ,

фото Михаила ФЕДИНА