Нейтринна астрономія
Розшифровка інформації, що міститься в космічних електромагнітних хвилях, дозволяє вирішувати ряд важливих завдань вивчення Всесвіту. Але подібні методи не дають можливості заглянути всередину зірок і з'ясувати характер процесів, що відбуваються там. Справа в тому, що електромагнітні випромінювання, які народжуються в надрах зірки, і які не можуть "пробитися" крізь товщу її речовини до поверхні до нас не доходять. Що відбувається у центральній частині зірки? У якому стані перебуває її речовина? Які ядерні реакції протікають у її глибинах? На всі ці питання могла б відповісти нейтринна астрономія.
Нейтринна астрономія пов'язана з відкриттям та вивченням особливої ядерної частки - нейтрино. Ця частка надзвичайно мала, має мізерну масу і не має електричного заряду. Завдяки своїм властивостям нейтрино може абсолютно безперешкодно проходити крізь гігантські товщі речовини. Довжина вільного пробігу цієї частки, тобто середня відстань, яку вона здатна пройти в речовині, не відчуваючи зіткнень з іншими частинками, обчислюється мільйонами мільярдів кілометрів, а для помітного поглинання нейтрино речовиною необхідно, щоб її густина досягала жахливої величини: 1012–1015 грамів в одному кубічному сантиметрі. Навіть надщільні зірки (наприклад, білі карлики, густина яких 108 грамів у кубічному сантиметрі), є "прозорими" для нейтрино.
Нейтрино є безпосередніми "учасниками" ядерних перетворень, які спостерігаються у надрах зірок. Відомо, наприклад, що різним типам ядерних реакцій відповідає випромінювання нейтрино і антинейтрино різних енергій.
Але як реєструвати і досліджувати нейтринні потоки з космосу? У нейтринної астрономії нейтрино можна знайти непрямим шляхом. Потрібно тільки змусити їх вступити до будь-якої взаємодії з іншими частинками та зареєструвати результат. Але метод виявлення нейтринного випромінювання дозволяє фіксувати його лише в тих випадках, коли на кожен квадратний сантиметр поверхні щомиті падає не менше мільярда мільярдів частинок.
Нейтринна астрономія вирішила це завдання. На допомогу астрофізикам має прийти ядерна реакція за участю "невловимих" частинок. При взаємодії нейтрино з ядром одного з ізотопів хлору, останнє перетворюється на ядро ізотопу аргону та, крім того, утворюється один електрон. На відміну від нейтрино ці частки можна реєструвати звичайними методами. У той же час можна через певні проміжки часу визначати радіоактивним методом кількість аргону, що утворився.
Як "об'єктив" нейтринного телескопа може бути використаний резервуар, що містить кілька десятків тон чотирихлористого вуглецю. Подібний пристрій дозволив би реєструвати нейтринні потоки інтенсивністю до 10 млрд. частинок на квадратний сантиметр за секунду. Така чутливість теж ще не достатня, але є можливості суто технічних удосконалень, здатних значно її збільшити.
Друга складність, з якою доведеться зустрітися нейтринній астрономії, – це перешкоди з боку інших космічних випромінювань. Однак цих перешкод можна позбутися вельми оригінальним способом. На відміну від звичайних оптичних та радіоспостережень, вивчення нейтринних потоків Сонця, очевидно, проводитиметься не вдень, а вночі, коли наше денне світило занурюється під горизонт. При цьому нейтринний телескоп має дивитись не в небо, а... у Землю. Таким чином, спостереження здійснюватимуться крізь усю товщу нашої планети. Поглинаючи решту випромінювань, крім нейтринного, Земля послужить відмінним фільтром.
В останні роки у зв'язку з відкриттям античастинок багато говориться про можливість існування космічних світів, повністю побудованих з антиматерії. Але чи є такі світи насправді? Єдиний реальний шлях, який дозволяє отримати відповідь на поставлене питання, вказує на нейтринну астрономію. При ядерних реакціях, які відбуваються у надрах звичайних зірок, випромінюються потоки антинейтрино. Але якби Сонце складалося з антиматерії, воно випромінювало б нейтрино. Тому якщо вдасться встановити, що якась галактика випромінює ноток нейтрино, ми зможемо з упевненістю стверджувати, що ця галактика складається з антиречовини.
