Почему нейтрино так важны — Сильвия Браво Галларт

Посмотрите весь урок целиком: http://ed.ted.com/lessons/why-neutrinos-matter-silvia-bravo-gallart

Элементарные частицы — это самые маленькие кирпичики, из которых состоит всё во вселенной, а нейтрино — одни из самых маленьких таких частиц. Но эти маленькие частицы могут рассказать нам о самых далёких уголках и самых неистовых феноменах Вселенной... правда, для этого их нужно поймать. Телескоп IceCube в Антарктике занимается именно этим, и Сильвия Браво Галларт объясняет, как он работает.

Урок — Сильвия Браво Галларт, анимация — Стеф Ли.

Они повсюду,
но вы никогда их не увидите.

Триллионы этих частиц пролетают
сквозь вас прямо сейчас,

но вы этого не чувствуете.

Эти частицы-призраки называются нейтрино,
и если мы научимся ловить их,

то они расскажут нам
о самых далёких уголках

и самых неистовых феноменах
во Вселенной.

Нейтрино — это элементарные частицы.

Это означает, что их невозможно разделить
на другие частицы, как, например, атомы.

Элементарные частицы —
это самые маленькие кирпичики,

из которых состоит всё во Вселенной,

а нейтрино — одни из самых-самых
маленьких таких частиц.

Масса нейтрино в миллион раз
меньше массы электрона,

они пролетают сквозь материальные объекты,
на них не действуют магнитные поля.

На самом деле, они почти
ни с чем не взаимодействуют.

Это означает, что они могут напрямую
лететь через всю Вселенную

на протяжении миллионов,
даже миллиардов лет,

сохраняя в себе информацию
о том месте, откуда они родом.

Так откуда же они берутся?

Да отовсюду.

Они рождаются в ваших телах
в процессе радиоактивного распада калия.

Космические лучи в столкновениях
с атомами земной атмосферы

порождают целые потоки нейтрино.

Они появляются в результате
ядерных реакций на Солнце

и в результате радиоактивного
распада внутри Земли.

Мы и сами можем создавать
их в ядерных реакторах

и в ускорителях частиц.

Но самые высокоэнергетичные нейтрино
рождаются в дальнем космосе,

в местах, о которых мы знаем очень мало.

Там есть что-то, может быть,
сверхмассивные чёрные дыры

или космическое динамо,
которое нам только предстоит обнаружить,

и это что-то разгоняет космические лучи
до энергий в миллионы раз бóльших,

чем те, которых мы достигаем
в построенных нами ускорителях частиц.

Эти космические лучи, состоящие
в основном из протонов,

бурно взаимодействуют с окружающей
их материей и излучением,

порождая при этом
высокоэнергетичные нейтрино,

которые разлетаются
и, как маленькие рассказчики,

могут поведать нам,

где и как протекают самые мощные
космические явления во Вселенной.

Правда, для этого нейтрино нужно поймать.

То, что нейтрино почти
не взаимодействуют с материей,

делает их отличными
переносчиками информации,

но из-за этого же свойства
их невероятно сложно обнаружить.

Один из способов — найти огромную массу
чистого прозрачного вещества и ждать,

пока попавшее в неё
нейтрино проявит себя

путём столкновения
с ядром одного из атомов.

Это и происходит в Антарктиде, в IceCube —

самом большом
нейтринном телескопе в мире.

Он находится в целом
кубическом километре льда,

который был очищен давлением

тысячелетних слоёв льда и снега

и превратился в одно из самых
прозрачных твёрдых тел на Земле.

Мы просверлили в нём скважины
и разместили более 5 000 детекторов,

но даже так большая часть космических
нейтрино проходит через IceCube без следа.

Но около десяти раз в год

одно высокоэнергетичное нейтрино
сталкивается с молекулой льда,

стреляя во все стороны потоками
заряженных элементарных частиц,

которые проходят сквозь лёд
быстрее света.

И как реактивный самолёт,
летящий быстрее скорости звука,

создаёт звуковой удар,

так и эти частицы, движущиеся
со сверхсветовой скоростью,

оставляют за собой конус
голубого света, фотонный удар.

Этот свет распространяется по IceCube

и улавливается некоторыми детекторами,
находящимися на глубине больше километра.

Фотоэлектронные умножители
усиливают сигнал,

в котором содержится информация
о путях и энергиях этих заряженных частиц.

Эти данные передаются
астрофизикам по всему миру,

которые ищут в свойствах света

информацию о породившем его нейтрино.

Такие высокоэнергетичные столкновения —

настолько редкая вещь, что учёные
в IceCube дают имена всем этим нейтрино:

например, Большая Птица или Доктор Свинка.

IceCube уже смог уловить

самые высокоэнергетичные космические
нейтрино в истории человечества.

Эти нейтрино могут наконец-то рассказать
нам, откуда берутся космические лучи

и каким образом они разгоняются
до таких огромных энергий.

Свет — от инфракрасного излучения
до рентгеновских и гамма-лучей —

позволяет нам видеть Вселенную

во всех её красках и постоянно
удивляться новым открытиям.

Сейчас же мы стоим
на пороге новой эпохи —

эпохи нейтринной астрономии
и мы не представляем,

что IceCube и другие нейтринные телескопы

смогут рассказать нам о самых неистовых
и высокоэнергетичных феноменах Вселенной.