По следам космических призраков.Док.фильм

  Дата публикации: 9 Апрель 2013 l автор:

Документальный фильм телестудии Роскосмоса.
Декабрь 1930 года. Австрийский физик Вольфганг Паули обнаружил, что огромная часть энергии, выходящей из Солнца, куда-то исчезает. Но по закону сохранения энергии такого просто не может быть. Значит, существует пока неизвестная науке элементарная частица, которая и уносит энергию.

Имя таинственной частице-фантому дал спустя два года итальянец Энрико Ферми. «Нейтрино». Нейтрончик по-итальянски. То есть — очень маленькая нейтральная частица. Так началась история поисков нейтрино — самого загадочного жителя Вселенной. Частицы-призрака…

Ольга Ряжская, член-корреспондент РАН, профессор: «Мы должны понять как устроена Вселенная. К сожалению, у всего есть свое начало и свой конец. Мы должны все эти вещи знать».

Владимир Гаврин, доктор физико-математических наук, профессор: «Через нас с вами и через любую поверхность Земли, через каждый квадратный сантиметр в секунду протекает поток нейтрино 10 в 10 степени».

«По следам космических призраков»

Андрей Иванов (читает текст): из великого множества элементарных частиц минимум три известны каждому – протон, нейтрон и электрон. Из них состоят все атомы Вселенной. Современная квантовая физика началась с открытия именно этих частиц. Однако самый удивительный житель микромира – частица нейтрино. Эта кроха совершила настоящую революцию в умах ученых, переворачивая все с ног на голову и бесконечно придумывая новые загадки.Чтобы разгадать их создано целое направление в науке – подземная физика. Глубоко под землей стоят огромные ловушки, здесь ловят частицу нейтрино.

Владимир Гаврин: «Они проходят и уходят дальше в космос, но некоторым не повезло или очень повезло – они встретили ядро галлия, и не могли пройти мимо, и провзаимодействовали. В результате этого «романа» появилось ядро германия 71-го».

Для вечной странницы нейтрино столкновение с одним веществом и рождение другого эпизод вряд ли заметный. Для В.Гаврина и его коллег это большое событие. В результате всех превращений из огромного количества жидкого металла галлия, крайне редкого в природе, извлекаются всего 30 атомов того самого германия. В этих 30 атомах таятся ответы на главные вопросы мироздания. С их помощью можно приоткрыть тайну даже самых далеких звезд.

Ольга Ряжская: «Любая эволюция звезды, так или иначе, дает нам информацию о том, что происходит здесь у нас или что будет происходить в галактиках, в макромире».

14 миллиардов лет назад, нет времени, нет материи – ничто. Эта огненная точка меньше атома и в триллионы раз горячее солнечного ядра. Энергия точки рвется наружу. Взрыв. Время пошло. Так по одной из версий родилась наша Вселенная. Через 700 млн. лет зародились первые галактики. Спустя 3 миллиарда лет возникла наша Солнечная система. Но все это позже, а в первую секунду Большой взрыв породил мириады элементарных частиц. Одни умирали, едва родившись, другим предстояло жить несчетное количество лет. Это и были нейтрино. Свидетели всей истории мироздания, рожденные во время Большого взрыва.

Владимир Гаврин: «Нейтрино в данный момент единственная частица при помощи которой мы можем получать информацию от частей Вселенной, которая закрыта от любого другого наблюдения кроме нейтрино».

Декабрь 1930 года. Австрийский физик Вольфганг Паули пишет: «Я сделал ужасное, я ввел в теорию нечто, что никогда не смогут проверить экспериментально». Паули обнаружил, что часть энергии, излучаемая Солнцем, куда-то исчезает. Но по закону сохранения энергии такого просто не может быть. Значит, существует пока неизвестная науке частица, которая и похищает эту энергию.

Владимир Гаврин: «Ввести её было абсолютно необходимо потому, что в отсутствие этой частицы у физиков очень много не складывалось»

Имя таинственной частице-фантому спустя два года дал итальянец Энрико Ферми нейтрино («нейтрончик» по-итальянски). Обозначать её стали греческой буквой «ню». Нейтрино рождаются там, где есть любые процессы с сильным выбросом энергии. При взрывах сверхновых звезд, в квазарах, в ядрах далеких галактик. В нашем Солнце, конечно, тоже.

Николай Буднев, директор НИИ прикладной физики (г.Иркутск): «Нейтрино, которые рождаются этими источниками, могут дойти к нам на землю, могут быть в принципе зарегистрированы и принести нам информацию вот о таких вот самых мощных источниках энергии и о самых мощных объектах которые существуют во Вселенной».

Нейтрино пронизывают Землю насквозь, а на Байкале их поджидают ловушки – большие стеклянные шары детекторы.

Григорий Домагатский, член-корреспондент РАН, руководитель проекта «Байкальский телескоп»: «На Байкале есть чистая вода, отсутствуют течения, есть замечательное качество – он на два месяца покрывается очень толстым и надежным слоем льда, с которого можно вести монтаж глубоководных установок».

Байкальский нейтринный телескоп работает круглый год. Однако увидеть его можно лишь когда озеро покрывается льдом. В это время в южной конечности Байкала физики прямо на льду разбивают свой лагерь.

Николай Буднев: «Мы находимся на расстоянии три с половиной километра от берега, глубина озера в этом месте 1366 метров. Представить себе такую большую глубину на самом деле невозможно».

Здесь вместе работают, и маститые доктора наук, и молодые аспиранты.

Николай Буднев: «Поскольку работа физиков она в основном физическая, вот они и привыкают».

Ученые рубят и вывозят лед, ставят жилые вагончики, крутят лебедки, поднимая из воды гигантские детали телескопа.

Николай Буднев: «Вот сейчас в телескопе больше 200-т вот таких сверхчувствительных «глаз», которые видят небо сквозь землю».

Подводная ловушка – сооружение циклопических размеров. К уходящим ко дну прочным тросам прикреплены сотни стеклянных шаров. Длина каждой гирлянды окала полутора километра. На дне их удерживают тяжелые якоря, а у поверхности мощные поплавки.

Николай Буднев: «Под водой на самом деле существует огромная глубоководная лаборатория. Радиус её (основная часть) – 600 метров, но еще есть и приборы, находящиеся на расстоянии до пяти километров отсюда».

Столкнувшись с молекулой воды, стремительная частица может оставить след.

Николай Буднев: «Энергия этой частицы может быть такая же как, скажем, в теннисном мяче, который летит после удара самого лучшего в мире теннисиста. Это колоссальная энергия для одной такой сверхмаленькой, сверхлегкой элементарной частицы».

Частица-призрак уже давно улетела дальше путешествовать во Вселенную, а её след фиксируют приборы, размещенные в шарах. Информация по подводным кабелям передается на берег и обрабатывается.

Владимир Айнутдинов, старший научный сотрудник Института ядерных исследований РАН: «Вот это так называемый «береговой центр» для проверки аппаратуры. Каждый прибор сначала работает здесь, и только потом опускается под воду».

Байкальская экспедиция международная, в ней кроме российских немало иностранных ученых. Ральф Вишневский из Германии. Уже 20 лет он приезжает зимой в Сибирь ловить нейтрино. Ему довелось привыкать, и к суровому климату, и к риску. А рискованных ситуаций зимой на Байкале хватает.

Ральф Вишневский, сотрудник института физики г.Цойтен (Германия): «Если лед движется и дает звук, создается впечатление, что где-то образуется трещина, возникает страх утонуть. Мы с одним немецким коллегой жили две недели на льду и в одну из первых ночей просто выскакивали в пижамах на улицу боясь, что лед проломится и за несколько секунд все уйдет под воду».

Движущейся лед, трещины и торосы – это не шутки. Однако другого пути попасть в лагерь ученых кроме как на машине по льду нет.

Николай Буднев: «Каждый год много машин тонет в этих трещинах. Очень опасная вещь – движение по льду».

Почему эти льдины отталкиваются друг от друга? Что делает так называемую «твердую» материю твердой? Секрет в том, что все имеет какой-либо заряд. Именно это свойство материи и заставляет вещества отталкиваются друг от друга. Нейтрино уникальны как раз тем, что не имеют никакого заряда. Вот почему для них не существует преград. Нигде так ясно не проявляется связь между микромиром и космосом как в физике нейтрино. Эта крошечная частица играет огромную роль в понимании фундаментальных законов мироздания. Но как поймать то что неуловимо? Решить эту проблему смог в 50-тых годах прошлого столетия американский физик Фредерик Рейнес. Свою догадку он назвал «Проект полтергейст». Именно этому хулигану, по-русски барабашке, приписывают необъяснимую пропажу вещей в доме, их перемещение без участия человека и прочие шалости. Рейнес заметил, что фантом-путешественник нейтрино крайне редко, но все же оставляет след.

Владимир Гаврин: «Само нейтрино увидеть не удается. Вы видите результат его прохождения. Так же как, например, человек-невидимка. Вы видите, вдруг исчезла ложка или там подвинулся стул. А кто это делает вы не видите. Это делает призрак… ».

Считается, на Земле есть территории, где люди имеют возможность входить в контакт с космосом. Их называют «места силы». Байкал – одно из таких мест.

Владимир Гаврин: «Мир не трехмерный, а можно сказать n-мерный. То есть, рядом с нами в другом измерении могут существовать миры, но это совсем другая история… и некоторые теоретики привлекают n-мерность нашей Вселенной для объяснения каких-то космологических явлений, в том числе это связано с нейтрино».

С древних времен люди верили, что все что было, есть и будет где-то записано. Сегодня ученые эту так называемую «книгу жизни» назвали энергоинформационным полем Вселенной. Возможно, нейтрино и являются частью этого хранилища информации. Найти к нему ключ — значит понять тайны мироздания.

Григорий Домагатский: «В нейтринном потоке закодирована, заложена информация о всех этапах эволюции вещества во Вселенной. От самого её начала до сегодняшнего дня».

В погоне за призраком ученые столкнулись с еще одной проблемой. Как отсеять нейтрино от множества других, давно изученых частиц, космических лучей, радиоактивного излучения?

Григорий Домагатский: «Все частицы, кроме нейтрино, падая на землю поглощаются. Они далеко не проходят. Для нейтрино Земля прозрачна».

Значит, необходим некий фильтр, который задерживал бы все ненужное. Оказалось, такой фильтр – сама поверхность Земли.

Григорий Домагатский: «И в этом смысле мы, примерно, 16 часов в сутки можем видеть центр Галактики, в частицах которые проходят в северном полушарии снизу-вверх».

На территории России есть два нейтринных телескопа. Один спрятался в глубинах озера Байкал, другой – баксанская нейтринная обсерватория притаилась под Большим Кавказским хребтом.

Владимир Гаврин: «Развитие этого проекта полно драматических эпизодов. Но тем немение мы первые получили результат от Солнца».

В 1963г. президент Академии Наук СССР Мстислав Келдыш писал в ЦК партии: «Исследования по физике нейтрино необходимо проводить в ускоренном темпе, поскольку мы серьйозно отстаем в этой области от США».

Ольга Ряжская: «Необходимо было построение больших подземных лабораторий. Стоял вопрос, где сделать эти лаборатории? Мне предложили найти место в СССР такое, где можно было поставить детекторы с тем, чтобы космические лучи не мешали».

Такое место было найдено на Кавказе. В Баксанское ущелье приехали метростроевцы, началось строительство огромного научного центра. Ущелье реки Баксан начинается у подножья двуглавого красавца Эльбруса. Вот он главный Кавказский хребет. Четын, Когутай, Чегет и Индырчи.

Токай Непеев, житель села Тегенекли: «Индырчи, индыр – в переводе на рус. — где зерно собирается».

Гора Индырчи действительно стала тем местом, где пытаются собирать и изучать зерна мироздания – частицы нейтрино. Хотя, выбирая место для строительства, ученые вряд ли думали о названии. «Поехали!». Так начинается рабочий день Баксанской нейтринной обсерватории. Внутри горы надо ехать почти два километра. Кажется удивительным, но чем глубже под землю, тем ближе к тайнам далекого космоса! Нарпимер, здесь, в лаборатории галлий-германиевого нейтринного телескопа изучают нейтрино исходящие от Солнца.

Владимир Гаврин: «Если предположить, что внутри Солнца непрерывно течет термоядерная реакция, то есть непрерывно работает, грубо говоря, водородная бомба, то при этом обязательно должны излучатся нейтрино и число излученных нейтрино жестко связано с количеством извлекаемой энергии».

Именно с этим предположением связана одна из самых неприятных историй, ввергнувших научный мир в панику. В 70-х годах прошлого века американскому физику Раймонду Дэвису удалось зарегистрировать поток нейтрино идущий от Солнца. Он оказался гораздо слабее, чем рассчитывали ученые.

Кливленд Брюс Тейлор, профессор физики Университета штата Вашингтон: «Я работал с ним. Он увидел, что поток нейтрино на самом деле в три раза меньше чем все думают. Научный мир встал перед диллемой».

Владимир Гаврин: «Либо неправильно понимаем как работает Солнце, либо неправильно понимаем что такое нейтрино».

Или третий вариант. Печальный для человечества. Солнечное топливо заканчивается и Солнце гаснет. О самом страшном, о конце света думать не хотелось.

Владимир Гаврин: «Мы существуем действительно в нейтринном море. И если бы вдруг, оно стало отсутствовать, то прекратилось бы выделение энергии которую нейтрино сопровождает, все замерзло бы, жизнь бы исчезла».

Загадку пропавших нейтрино можно было решить одним способом – создать искусственное Солнце и посчитать количество испускаемых ним нейтрино. Эксперимент родился здесь, в недрах Баксанской обсерватории.

Владимир Гаврин: «Был изготовлен источник нейтрино, но по причине его быстрого распада надо было мнгновенно превратить его в нужную форму, привести на самолете в Минеральные Воды, мчатся на машине сюда и пускать в галлий».

Галлий. Точка плавления плюс 29 градусов по Цельсию. По этому мы видим этот метал в жидком состоянии. Из триллионов нейтрино лишь одна-две оставят свой след. В этих реакторах-ловушках 60 тонн жидкого галлия. Мишень для частицы-призрака не может быть маленькой. Чтобы найти пропавшие нейтрино эксперимент с искусственным солнцем проводили дважды. Ученые ожидали чего угодно, но не такого.

Владимир Гаврин: «И пришли к выводу: Солнце работает правильно, излучает нужное количество нейтрино, которое совпадает с энергией излучаемой Солнцем, но нейтрино доходят до нас меняясь».

Причем меняются так, что самые совершенные земные приборы их не распознают! Способность нейтрино к перевоплощениям открыла новый мир. Невесомая частица изменятся не может, значит у нейтрино есть масса. А даже при самой ничтожной массе общий вес частиц-невидимок должен намного превосходить вес всех звезд и планет вместе взятых! Итак, Солнце пока не погаснет.

Владимир Гаврин: «Мы сейчас больше знаем о Солнце чем о своей Земле, мы должны изучить Землю, мы мечтаем смотреть нейтрино от центра Земли потому, что предположительно там находится не термоядеоный, а просто – ядерный реактор».

Поняв процессы внутри Земли, люди сумеют избежать многих катастроф, точно предсказать землятрясения, извержения вулканов. А пока вулканы создают проблемы самим ученым.

Альберт Гангапшев, сотрудник Баксанской нейтринной обсерватории: «На растоянии порядка 20-ти километров от этой точки, примерно в этом направлении (показывает рукоу), находится вулкан Эльбрус. Вулкан является заснувшим, в любой момент он может проснутся и начать извергатся».

Прямо под Баксанской нейтринной обсерваторией на глубине 50 километров огромное озеро раскаленной магмы, протянувшееся от Эльбруса. По этому, здесь, в самой жаркой штольне, где температура достигает 50-ти градусов, пришлось поставить геофизическое оборудование слежения.

С горами у человека особые, совсем непростые отношения. В марте 2006г. мощная лавина едва не похоронила наземные постройки обсерватории, был засыпан вход в тоннель. Несмотря на опасности и снаружи и глубоко под горой ученые продолжают работать. Горная выработка объемом 12 тыс. кубометров, это только один этаж. А таких здесь четыре. На стенах и крыше подземного дома 3200 цилиндров детекторов. Все сооружение – это подземный сцинтилляционный телескоп, туту тоже ловят нейтрино, но другим способом.

Евгений Мартаков, инженер сцинтилляционного телескопа: «Это один из детекторов. Внутри находится керосин. Частица, которая пролетает через этот детектор, оставляет в нем энергию и сцинтилляционные добавки превращают её в свет. Этот свет улавливает фотоэлектронный умножитель».

Информация о детекторах круглосуточно поступает на сервер. Здесь узнают о коллапсах звезд и взрывах сверхновых. В бесконечных коридорах и на перекрытиях подземного телескопа всегда тихо и безлюдно. Глубоко под горой настоящее царство частицы-призрака.

Недавно были получены результаты, которые привели физиков в замешательство. Пучек нейтрино, направленный из Женевского научного центра подземной лаборатории Гранн-Сассо в Италии прибыл на место назначения со скоростью, превышающую скорость света.

Ольга Ряжская: «Если частица движется со скоростью быстрее скорости света, тогда очень многие представления и теории должны быть сильно изменены. Это все нужно очень и очень внимательно измерять, по этому измерения такого типа требуют проверки и желательно не на одном детекторе».

Осторожность ученых понятна. Если результат подтвердится (результат не подтвердился, прим. Чвартковский А.). Это будет означать, что частица может перемещаться не только в пространстве, но и во времени. А путешествие во времени это переворот в нашем понимании мироздания. Итак, если теория большого взрыва верна, то во Вселенной все может снова изменится в одно мгновение. Тайна творения, тайна всего сущего скрыта в той первой секунде. Сегодня есть только один свидетель, который знает что было, что есть и главное – что будет. Крошечная частица нейтрино.

http://planeta.moy.su/blog/po_sledam_kosmicheskikh_prizrakov_dok_film/2013-04-09-48508

Рекламный блок

Прокомментировать

Вы должны быть авторизованы для комментирования.