Нейтрино расскажут из чего состоит Вселенная

Человечество ищет ответы на множество интересующих его вопросов. К примеру, из чего состоит Вселенная? Существует теория, что при зарождении Вселенной количество созданной материи и антиматерии было равнозначным, и при встрече эти два типа частиц уничтожают друг друга. По правде говоря, некоторые ученые считают, что Вселенная очень нестабильна и вообще не должна была зародиться. Что же случилось?

Количество антиматерии оказалось меньше прогнозированного или же существует возможность каким-то образом избежать процесса аннигиляции? Ученые считают, что ответы на столь сложные вопросы могут дать частицы нейтрино. Именно с этой целью был запущен проект EUROnu. В настоящее время комиссия EUROnu решила поделиться с CERN планами по созданию нейтринной фабрики (Neutrino Factory).

Данный проектируемый комплекс сможет создавать пучки нейтрино при разбивании протонов о мишень. Пучок протонов используется для создания пучка пионов, распадающегося на мюоны, которые в свою очередь распадаются с образованием нейтринного пучка. От излучателя к принимающей стороне пучок преодолевает дистанцию 2000 км или больше. Протонный суперсинхротрон (SPS), скорее всего, будет размещен в лаборатории CERN в Швейцарии, а детектор предложили разместить в Японии, Италии или Великобритании. По прибытию в пункт назначения пучок нейтрино подвергнется детальному анализу для определения к какому из трех типов он принадлежит и сопоставления информации относительно состояния нейтрино на выходе и входе. Данные исследования, посвященные предмету взаимопревращения нейтрино и антинейтрино, могут пролить свет на природу антиматерии.

В рамках EUROnu комиссия рассмотрела три варианта для проведения подобных испытаний и сделала вывод, что проект Neutrino Factory обеспечить самые точные результаты. Стоит отметить, что данный вариант в то же время является самым дорогим на сегодняшний день. Стоимость проекта составит от 6,1 до 8,1 миллиарда долларов. Другие два варианта носят названия супер луч и бета-пучок, а их стоимость в 3-4 раза меньше.

Одним из факторов, который повлиял на их решение, является поэтапный подход к построению нейтринной фабрики. На каждом этапе ученые смогут получать пользу от проекта. К примеру, проект vSTORM будет функционировать в качестве прототипа нейтринной фабрики, фиксируя в накопительном кольце циркулирующие мюонные частицы. Данное кольцо может быть использовано для других экспериментов, к примеру, для поиска стерильных нейтрино (теоретический тип частицы, которая игнорирует все свойства стандартной модели физики, за исключением гравитации). Стоит отметить, что стоимость БАК составляет в два раза меньше предполагаемой стоимости Neutrino Factory. В то время как БАК находится под землей и охватывает территорию только двух стран (Франции и Швейцарии), нейтринная фабрика может стать по-настоящему международным проектом.

Не так давно CERN изменила свою позицию по отношению к фундаментальным исследованиям в области физики элементарных частиц, выразив оптимизм по поводу другого «нейтринного пистолета» — запуска пучка частиц из лаборатории Фермилаб в штате Иллинойс в шахту Хоумстейк в Южной Дакоте. Расстояние между ними составляет 1300 км.

К сожалению, нет никаких гарантий, что нейтринная фабрика будет построена. О том, увидят ли свет два других проекта также не известно, но одно можно утверждать точно – на данный момент существуют обоснованные аргументы в пользу того, что могло бы стать большим открытием в физике элементарных частиц.

В обозримом будущем БАК продолжит исследовать природу гравитации в поисках ответа на вопрос: почему материя сливается, позволяя нам существовать? Нейтринная фабрика в свою очередь может дать ответ на другой вопрос: каким образом была создана материя и почему она существует до сих пор?

Напомним, что частицы нейтрино являются одной из «10 самых странных вещей во Вселенной», и ученым не так давно удалось экспериментально подтвердить изменчивую природу нейтрино.

Стоит также отметить, что не только нейтринная фабрика может предоставить ответы на столь волнующие вопросы, ученые всерьез рассматривают строительство другого не менее футуристического проекта — международного линейного коллайдера.