В погоне за нейтрино: китайская подземная сфера поможет разгадать глубинную тайну

Глубоко под пышной природой южного Китая раскинулась грандиозная подземная лаборатория. Цель сооружения в недрах Поднебесной — первыми в мире решить научную задачу.

В последние годы Китай приобрёл статус научной державы глобального масштаба. Правительство вкладывает миллиарды долларов в передовые исследования, конкурируя с другими развитыми странами. Очередным достижением КНР как раз стала «Подземная нейтринная обсерватория в городе Цзянмэнь», или JUNO. Сооружение оснащено ультрасовременным оборудованием для изучения мельчайших субатомных частиц.

Не имеющий отношения к JUNO Патрик Хубер, директор Центра физики нейтрино в Политехническом университете Вирджинии (Virginia Tech) в качестве стороннего эксперта сказал журналистам, что китайский проект представляет собой «захватывающую возможность» изучить наиболее фундаментальные и при этом неуловимые строительные блоки Вселенной.

До исследовательского центра в провинции Гуандун можно добраться на фуникулёре, который спускается по туннелю в искусственную пещеру, построенную на глубине 700 м. Подземное устройство понадобилось, чтобы ограничить влияние извне радиационного излучения.

Главная часть JUNO — это детектор нейтрино, который представляет собой сферу из нержавеющей стали и прозрачного акрилового стекла диаметром около 35 м, пронизанную кабелями.

Руководит проектом JUNO директор Института физики высоких энергий Ван Ифань. Он заявил представителям прессы, что никто раньше не возводил такой детектор. Под эти его слова рабочие в строительных касках продолжали свои труды на огромном шаре.



Проводя лазерной указкой по разным частям установки, руководитель добавил, что масштабы сделали сооружение технологически ещё более сложным. Строительство JUNO, начатое в 2014 году, уже обошлось примерно в 311 млн $ и должно завершиться в 2025 году.

Фактически, работы ведутся наперегонки. Цель проекта — решить фундаментальную физическую загадку о природе частиц быстрее, чем это смогли бы сделать учёные из США.

Помимо технологического престижа и международной конкуренции назначение исследования — продвинуться в понимании нашей планеты, Солнца и других звёзд, включая сверхновые.

Нейтрино — это элементарные частицы вокруг нас, которые носятся почти что со скоростью света. Физикам известно об их существовании уже несколько десятилетий, но учёные не вполне представляют, как работают эти пока что загадочные частицы.

Исследователи будут использовать JUNO для обнаружения нейтрино, испускаемых двумя китайскими атомными электростанциями, каждая из которых находится от научного объекта на расстоянии 53 км.

Затем китайские специалисты используют данные для решения проблемы иерархии фермионных масс. Считается, что решение этой задачи имеет важнейшее значение для подкрепления теорий физики элементарных частиц недостающими сведениями. Фактически, учёные стремятся объяснить наличие иерархии как таковой.

Заключается задача в том, что наблюдаемые массы трёх поколений частиц-фермионов, а именно лептонов и кварков, отличаются в десятки раз. И при этом остальные свойства этих частиц абсолютно одинаковы. Да, учёные уже с уверенностью утверждают, что нейтрино бывают трёх разных масс. Но физики пока не знают, какое именно из них самое тяжёлое, а какое — самое лёгкое.

Решение этой задачи помогло бы учёным лучше понять стандартную модель физики элементарных частиц, что, в свою очередь, позволит узнать больше о прошлом и будущем Вселенной.

Ван Ифань от лица коллектива исследователей выразил уверенность, что физики на основе китайских мощностей «превзойдут всех в построении массовой иерархии». Ведь в фундаментальной науке «стать первым означает всё, а вторым — ничего».



По оценкам учёных, для решения вопроса об иерархии масс потребуется шесть лет сбора данных. И хотя в ближайшие годы аналогичные эксперименты будут проводиться в США и Японии, JUNO опережает конкурентов, признала Дженнифер Томас, физик из Университетского колледжа Лондона, которая также входит в Международный научный комитет китайского проекта.

По словам Вана Ифаня, в JUNO участвуют около 750 учёных из 17 стран, включая Россию, и даже две научные группы из США. В общем, называть проект сугубо китайским было бы, пожалуй, неверно, а его вероятный успех будет успехом всего человечества.

Руководитель подземной нейтринной обсерватории деликатно дал понять, что международная политика вмешивается в этот долгожданный всеобщий успех.


— Ифань.

По мере обострения соперничества между США и Китаем в области науки и технологий Вашингтон начал расследовать деятельность американских учёных китайского происхождения на предмет шпионажа или кражи интеллектуальной собственности и призвал учреждения своей страны ослабить связи с китайскими коллегами.

Но Хуан Педро Очоа-Рику, один из американских участников JUNO, сказал журналистам «Агентства Франс Пресс», что с нетерпением ждёт возможности поработать над уникальным проектом. Вместе с тем физик-экспериментатор из Калифорнийского университета признал, что на пути к исследованиям приходится «преодолевать строгие бюрократические препятствия». Но, по его словам, «работая вместе, мы также показываем, что наука может и должна быть аполитичной».