Российские ученые нашли адрес рождения загадочной частицы

Эта работа российских ученых может стать прорывом в физике. Речь идет о самой разыскиваемой в истории физики элементарной частице - нейтрино. Она подозревается в нарушении почти всех законов физики. Без нее во Вселенной, кроме света, не было бы ничего - ни материи, ни людей.

Ловушки на нее - а это установки стоимостью многие десятки миллионов долларов - расставлены по всей планете. Но нейтрино попадает в сети очень редко, так как для нее почти вся материя прозрачна, пролетает через Вселенную, никак себя не проявив. Но время от времени детекторам удается поймать сигнал. Но чтобы защитить детекторы от внешних помех, их строят глубоко под землей, под водой или под ледяными покровами. Но загадок у этой частицы осталось куда больше. Одну из них удалось раскрыть ученым из ФИАН, МФТИ и Института ядерных исследований РАН.

- Мы искали ответ на вопрос: где и как рождаются нейтрино высоких энергий, - рассказал корреспонденту "РГ" один из авторов исследования, член-корреспондент РАН Юрий Ковалев. - Над этим давно бьются ученые всего мира. Интерес очевиден. Дело в том, что такие суперэнергичные нейтрино рождаются с участием протонов только при одном условии: протоны должны быть разогнаны почти до скорости света. Это очень непросто, ведь масса протона примерно в 2000 раз больше, чем у электрона. На Земле для такого разгона строят гигантские ускорители.

А как их разгоняют в космосе? Теоретики давно назвали один из предполагаемых адресов: это квазары - галактики со сверхмассивными черными дырами в центре. Когда материя падает к черной дыре, протоны могут ускоряться почти до скорости света и выбрасываться в космос. Часть из них превратится в энергичные нейтрино. Теоретики дали одну наводку для поиска нейтрино - гамма-лучи, которые должны рождаться вместе с нейтрино.

Поиском связи нейтрино и гамма-излучения наука, по словам Ковалева, занималась много лет. И в 2018 году было объявлено об удаче: были зарегистрированы одновременная гамма-вспышка и приход нейтрино от одного квазара. Этот единственный за много лет результат вызвал огромный интерес, опубликованы статьи в самых престижных журналах. Но многие авторитетные ученые встретили эту сенсацию скептически. Говорили, что единственное событие по единственному квазару за 10 лет надо подтверждать новыми доказательствами. Вдруг это случайное совпадение? Время шло, а они так и не появились.

Такова была ситуация к моменту, когда российские ученые начали проводить свое исследование. Была выдвинута новая гипотеза: искать связь нейтрино не с гамма-лучами, а с радиоизлучением квазаров. Для ее подтверждения ученые использовали данные из IceCube, американской нейтринной обсерватории, погребенной под 2 километрами льда в Антарктиде. Моменты регистрации нейтрино ученые сравнили с данными о положениях и вспышках радиоизлучения квазаров, полученными с помощью радиотелескопов по всему миру и российского РАТАН-600. "И они совпали, - говорит Ковалев. - Когда регистрируем нейтрино, то видим и вспышку радиоизлучения от квазара, наблюдаемого в том же направлении. Все красиво сошлось. Вероятность того, что совпадение случайно, составляет всего 0,2%. Теперь этот результат требует подробного теоретического анализа."

Исследование опубликовано в Astrophysical Journal.