Леса и нейтрино: обычные деревья могут стать детекторами сверхмощных космических частиц
Нейтрино — частицы, которые с легкостью проходят через многие объекты, включая человеческое тело, каждую секунду. Однако их взаимодействие с атомами крайне маловероятно из-за слабого ядерного взаимодействия, которое регулирует их поведение. Чтобы надежно фиксировать эти частицы, эксперименты требуют огромных объемов вещества. Например, для регистрации столкновений нейтрино с атомами атмосферы используются тысячи тонн тяжелой воды, камеры, встроенные в кубический километр антарктического льда, а также планы по установке двухсот тысяч антенн.
Но недавно физик из Университета Канзаса Стивен Прохира предложил необычный подход к обнаружению нейтрино. Он предлагает использовать не традиционные антенны, а деревья, обмотанные проводами. Несмотря на необычность этой идеи, она может привести к важным научным открытиям.
Прохира вдохновился экспериментом GRAND, в котором планируется использовать антенны для регистрации радиосигналов, возникающих при взаимодействии нейтрино с атмосферой. Однако поиск мест для установки таких антенн представляет собой серьезную проблему. Исследуя альтернативные варианты, учёный обратился к старым экспериментам армии США, где деревья использовались для приема радиосигналов в джунглях. Обмотка проволоки вокруг деревьев превращала их в чувствительные к радиоволнам элементы, что, по мнению Прохиры, может быть адаптировано для регистрации нейтрино.
Основная цель Прохиры и других учёных, использующих более традиционные способы — регистрация нейтрино с ультравысокой энергией. Эти частицы несут энергию, которая в десятки миллионов раз превышает энергию, выделяемую при ядерном делении урана. Они образуются в экстремальных космических событиях: при коллапсе звезд, активности пульсаров, вблизи массивных чёрных дыр и появлении более экзотических, гипотетических звёздных остатков. Надежное обнаружение таких нейтрино позволит лучше понять природу этих явлений.
Идея Прохиры пока находится на стадии концепции. Статья была опубликована на платформе arXiv для получения комментариев коллег до официального рецензирования. В процессе проверки эксперты могут указать на ошибки в расчетах или недостатки, связанные с разнообразием форм и размеров деревьев.
Для реализации проекта потребуется команда и тестирование прототипов. Конференции, такие как Международная конференция по космическим лучам, могут помочь в привлечении ученых и обсуждении идеи. Подобные мероприятия служат стартовой площадкой для создания экспериментальной базы.
Прототипы часто сталкиваются с неожиданными проблемами, но именно такие эксперименты позволяют находить эффективные решения. Например, проект AMANDA, предшественник IceCube, использовал антарктический лед, который оказался исключительно прозрачным и чистым. Эти данные позволили разработать более масштабные установки, такие как IceCube.
Несмотря на то что проект Прохиры может не сработать из-за сложности сигналов, связанных с деревьями, успех прототипа способен открыть новые горизонты в физике частиц. Развитие экспериментов, таких как IceCube или GRAND, показывает, что даже смелые идеи могут привести к прорывам.





















