Солнце испускает так много нейтрино, что 100 триллионов из них пролетают через вас каждую секунду вашей жизни. Но даже все эти солнечные нейтрино ничто по сравнению с самыми старыми частицами в космосе.
Эти древние нейтрино – реликвии Большого взрыва, с которого все началось. Они изверглись в первые несколько миллионных долей секунды после образования Вселенной. В любой момент у вас есть около трехсот реликтовых нейтрино только на кончике вашего мизинца. И еще около 15 миллионов в остальных частях тела.
В целом во Вселенной их больше, чем любых других частиц. Не считая частиц света, которые мы называем фотонами.
Несмотря на все эти нейтрино, наводняющие все вокруг, вы почти наверняка никогда этого не осознаете. Нейтрино может пройти через триллионы миль свинца с большей легкостью, чем свет сквозь оконное стекло. Вы почти полностью прозрачны для них.
Скорее всего, за всю вашу жизнь один или два нейтрино ударят в атом внутри вас и превратят его в другой тип атома. Даже тогда вы, вероятно, вообще ничего не заметите. Но это не значит, что нейтрино не важны.
Нейтрино могут быть причиной нашего существования
Нас здесь быть не должно, вообще ничего не должно быть. Когда произошел Большой взрыв, образовалось много материи. Но точно такое же количество антиматерии.
Когда материя и антиматерия объединяются, они уничтожают друг друга. Таким образом, вы можете ожидать, что в конце концов ничего не останется. Тем не менее, мы здесь, в мире, наполненном старой доброй материей, без антиматерии.
Новые эксперименты направлены на то, чтобы нейтрино помогли нам понять, куда делась вся антиматерия. И почему материя, и мы, все еще существуют.
Ученые надеются поймать нейтрино из антиматерии, превращающиеся в их версию из материи, и наоборот. Если эти эксперименты пройдут успешно, они объяснят, почему во Вселенной вообще что-то существует. И как нейтрино сыграли ключевую роль в том, чтобы это произошло.
Нейтрино странные
Есть частицы, о существовании которых мы знаем, и о которых мы знаем очень много. Электроны, фотоны и кварки – вот некоторые из них.
Кроме того, есть частицы, в существовании которых мы не уверены. И о которых мы знаем очень мало. Например частицы, которые могут составлять темную материю. Или гравитоны, которые могут объяснить, откуда берется гравитация.
Нейтрино – это единственные частицы, о существовании которых мы знаем наверняка. Но о которых мы знаем на удивление мало.
Первая странность в них заключается в том, что нейтрино бывают как минимум трех типов. В отличие от любых других частиц, они меняют свою идентичность, постоянно переходя от одного вида к другому.
Физики предполагали, что нейтрино не имеют массы, как фотоны. Однако тот факт, что типы меняются, означает, что они имеют по крайней мере некоторую массу. Даже сейчас мы не уверены, что те три вида, которые уже нашли, это все, что есть.
Нейтрино могут даже превысить предельную скорость во Вселенной – скорость света. Скорее всего, нет, но мы пока не можем сказать наверняка. Если они это сделают, это будет самая странная вещь о них.
Нейтрино открывают окно в космос
Во Вселенной есть вещи, которые могут показать только нейтрино. Физики скоро будут использовать детекторы нейтрино для получения изображения внутренней части Земли до самого ее ядра. Способами, о которых геологи могут только мечтать.
Нейтрино также могут позволить заглянуть внутрь некоторых из самых жестоких и красивых событий во Вселенной. Вспышка нейтрино, возникающая, когда звезды взрываются сверхновыми, это единственный способ проследить предсмертную агонию звезд.
Всплеск нейтрино, который они испускают, когда умирают, дает раннее предупреждение. Еще до того, как сверхновая осветит небо. Это будет астрономическое зрелище всей жизни. Нейтрино подскажут, когда появится сверхновая. И куда нужно смотреть в небе, чтобы ее увидеть.
Какими бы странными они ни были, нейтрино полезны
Нет никакого способа остановить нейтрино. Если кто-то использует реактор для незаконного производства ядерного оружия, можно сказать об этом по нейтрино, которые производит этот реактор.
Кроме того, есть нейтринная связь. Если вы хотите послать сообщение на другую сторону планеты, сигнал, который его несет, должен будет пройти вокруг Земли. Если только вы не используете нейтрино. Нейтрино – единственное, что мы можем прострелить сквозь планету. А затем поймать на другой стороне.
Ученые уже проверили эту концепцию, используя пучок нейтрино для отправки сообщения через десять километров твердой породы.
Если бы инопланетяне захотели пообщаться с нами из далеких уголков Вселенной, нейтрино вполне могли бы стать лучшим способом сделать это. Свет и радиоволны искажаются и рассеиваются космической пылью и всем, что встречается на пути. Однако пучок нейтрино может пройти через миллионы световых лет пыли, планет и даже звезд. Чтобы передать сообщения.
На данный момент у нас нет устройств для отправки нейтринных сообщений. Однако уже возможно принимать сигналы от инопланетян с помощью детекторов, которые уже есть сейчас. Если бы они решили выйти на связь.
В заключении
Ученые прошли долгий путь с тех пор, как нейтрино было ужасной вещью, которая ставила в тупик и смущала. Теперь это важная часть понимания элементов, звезд и вселенной.
Нейтрино остаются самыми загадочными известными частицами. Однако решения загадок кажутся неизбежными. Когда они будут найдены, они помогут ответить на некоторые из самых глубоких вопросов науки.
Они расскажут нам, как возникла Вселенная, почему она выглядит именно так и почему мы находимся в ней сегодня.
