Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей - Рэй Джаявардхана

Рэй Джаявардхана

Охотники за нейтрино. Захватывающая погоня за призрачной элементарной частицей

Переводчик Олег Сивченко

Научный редактор Дмитрий Горбунов, д. ф.-м. н.

Редактор Антон Никольский

Руководитель проекта И. Серёгина

Корректоры Е. Аксёнова, М. Миловидова

Компьютерная верстка А. Фоминов

Дизайн обложки Ю. Буга

Издание подготовлено при поддержке Фонда Дмитрия Зимина «Династия»

Фонд некоммерческих программ «Династия» основан в 2002 году Дмитрием Борисовичем Зиминым, почетным президентом компании «Вымпелком».

Приоритетные направления деятельности Фонда – поддержка фундаментальной науки и образования в России, популяризация науки и просвещение.

«Библиотека Фонда «Династия» – проект Фонда по изданию современных научнопопулярных книг, отобранных экспертами-учеными.

Книга, которую вы держите в руках, выпущена под эгидой этого проекта.

Более подробную информацию о Фонде «Династия» вы найдете по адресу www.dynastyfdn.ru.

NEUTRINO HUNTERS: The Thrilling Chase for a Ghostly Particle to Unlock the Secrets of the Universe by Ray Jayawardhana Copyright © 2013 by Ray Jayawardhana

Published by arrangement with Scientific American, an imprint of Farrar, Straus and Giroux, LLC, New York.

© Издание на русском языке, перевод, оформление. ООО «Альпина нон-фикшн», 2015

Все права защищены. Произведение предназначено исключительно для частного использования. Никакая часть электронного экземпляра данной книги не может быть воспроизведена в какой бы то ни было форме и какими бы то ни было средствами, включая размещение в сети Интернет и в корпоративных сетях, для публичного или коллективного использования без письменного разрешения владельца авторских прав. За нарушение авторских прав законодательством предусмотрена выплата компенсации правообладателя в размере до 5 млн. рублей (ст. 49 ЗОАП), а также уголовная ответственность в виде лишения свободы на срок до 6 лет (ст. 146 УК РФ).

Моей матери Сириме с любовью и благодарностью

В науке самая частая фраза, предваряющая новые открытия, – не «Эврика!», а «Это странно…».

Глава 1

Охота начинается

Норвежский премьер-министр Йенс Столтенберг стоял в красном пуховике под голубым небом на высоте 3000 м над уровнем моря. Вокруг расстилались ослепительно белые снега, столбик термометра опустился до отметки примерно –30 °C. «Мы собрались здесь, чтобы отметить один из величайших подвигов в истории человечества!» – воскликнул Столтенберг, пытаясь перекричать шум флагов, полощущихся на ветру, и скрип снега под зимними сапогами собравшихся, после чего торжественно открыл бюст изо льда на глазах у пары сотен сотрудников, гостей и туристов. Скульптура была установлена на колонне, доходившей человеку примерно до пояса.

«Вот этот герой!»

В ледяном изваянии угадывались черты легендарного соотечественника Столтенберга – Руаля Амундсена. Скромная церемония, состоявшаяся на южной макушке земного шара, ознаменовала столетие со дня открытия Южного полюса. 14 декабря 1911 г. Амундсен и четверо его соратников добрались до Южного полюса, совершив историческую экспедицию во славу молодой норвежской нации. Всего шестью годами ранее Норвегия обрела независимость, выйдя из состава Швеции. Амундсен и его люди, мчавшиеся к цели на собачьих упряжках, намеревались во что бы то ни стало оказаться на полюсе первыми и действительно почти на пять недель опередили трагически погибшую британскую экспедицию, которую вел за собой морской офицер Роберт Фолкон Скотт. Так норвежцы совершили, бесспорно, одно из величайших географических открытий.

Ледяная пустыня, на чьих просторах в начале прошлого века развернулась яростная гонка между Амундсеном и Скоттом, когда ради престижа целых наций герои не щадили своей жизни, сегодня вновь сделалась полем жаркой борьбы для нового поколения исследователей. Правда, на этот раз ученые состязаются в области гораздо более тонких материй. Сегодня Антарктику покоряют отважные естествоиспытатели, жаждущие разгадать тайны жизни, нашей планеты и всей Вселенной. Каждое лето в Антарктиде трудятся более тысячи ученых и специалистов, помогающих проводить исследования. Геологи вырезают ледяные керны и отслеживают движения ледников, стремясь уловить развитие климатических изменений. Метеорологи запускают в небо наполненные гелием аэростаты, измеряя уровень озона в стратосфере и дополняя таким образом данные об озоновом слое, полученные космическими спутниками. Палеонтологи ищут окаменелости древних животных, исчезнувших в результате величайшего вымирания видов, которое произошло на Земле около 250 млн лет назад. Биологи исследуют сухие антарктические долины в поисках микроорганизмов, благоденствующих в экстремальных условиях. В начале 2012 г. после многолетних бурильных работ российские ученые прошли двухкилометровую толщу льда и достигли поверхности древнейшего озера Восток. Этот первозданный резервуар подледной воды был скрыт от солнечного света и наружного воздуха на протяжении 20 млн лет. Ученые надеются найти в озере ранее не известные формы жизни.

Двумя годами ранее мне довелось не понаслышке узнать, каково жить и работать на льду. Я отправился в Антарктиду в составе научной экспедиции, занимавшейся сбором метеоритов. На военно-транспортном самолете мы прибыли из Новой Зеландии на станцию Мак-Мердо, где находится американский научно-исследовательский центр. Станция расположена на берегу Антарктиды, вблизи того места, где в 1902 г. высадился Скотт со своей экспедицией. Целую неделю мы потратили на подготовку, тренировку, укладку снаряжения, а затем направились в сезонный базовый лагерь. Там мы погрузились в самолет Twin Otter на лыжном шасси и завершили последний этап нашего путешествия. Небольшая крылатая машина, которой управляли канадские пилоты «авиации труднодоступной местности», оставила нас на отдаленном ледяном поле всего в пяти градусах от Южного полюса. Нас было восемь человек – две женщины и шестеро мужчин. Мы установили на льду желтые остроконечные «скоттовские» палатки, где провели следующие пять недель на пробирающем до костей холоде. Мы были практически полностью отрезаны от мира, если не считать спутниковой телефонной связи. Время от времени нам сбрасывали с самолета припасы и почту. Стояло антарктическое лето. Солнце не заходило за горизонт, а лишь ежедневно описывало в небе полный круг, двигаясь против часовой стрелки. Вокруг не было ни малейших признаков жизни – ни людей, ни животных, ни растений.

День за днем, если только удавалось выдерживать ледяной ветер, мы выезжали из лагеря на снегоходах либо просто бродили по раскинувшемуся вокруг ледяному полю и по моренам у холмов, пытаясь разыскать камни, прилетевшие из космоса. Мы облачались в толстые красные пуховики, надевали термобелье, меховые унты, шеегрейки, перчатки, снегозащитные очки, балаклавы и шапки. В ходе таких вылазок мы старались беречься от обморожений и не попадать в ледяные трещины. В Антарктиде ничего не стоит соскользнуть в расщелину и расшибиться об лед, твердый, как скала. Однажды я действительно свалился со снегохода и больно ушибся, но, к счастью, толстый пуховик смягчил удар. С другими членами нашей группы также случались подобные мелкие неприятности, но мы пережили холод, рутину и изоляцию без каких-либо серьезных проблем. На самом деле по-своему мы даже наслаждались суровой красотой этого края, самые величественные виды которого открывались с вершин холмов. Мы даже умудрялись как-то развлекаться. За время экспедиции нам удалось собрать около 900 метеоритов, которые сегодня исследуют ученые со всего мира, а мы в награду за эту работу приобрели незабываемые впечатления. А еще мне запомнились изумительные императорские пингвины и пингвины Адели, которых мы незадолго до отъезда встретили недалеко от станции Мак-Мердо. Немного жалею о том, что так и не съездил на Южный полюс, хотя был совсем недалеко от него.

Исследования, которые ведутся в районе Южного полюса, можно смело сравнить с работами на другой планете. Вероятно, те ученые, которые сегодня там трудятся, полностью разделяют мнение Марселя Пруста, говорившего: «Подлинное открытие не в том, чтобы обнаружить новые земли, но в том, чтобы видеть мир новыми глазами». Один из самых интересных исследовательских приборов, установленных поблизости от Южного полюса, – устремленный в небо радиотелескоп диаметром 10 м. Он улавливает слабое остаточное свечение, еще сохраняющееся после Большого взрыва. Кейт Вандерлинде, мой коллега из Торонто, провел почти весь 2008 г. за обслуживанием этого телескопа. Кейт пережил в Антарктиде полярную ночь, которая на этой широте длится полгода, лютые морозы, когда столбик термометра падал до −73 °C, а также невыносимое чувство изоляции, не говоря уже о снежных буранах и смертельной тоске. И все же самые необычные и новаторские научные приборы, установленные рядом с Южным полюсом, находятся глубоко под толщей льда. И направлены они не вверх, как телескопы, а вниз. Возведение – точнее говоря, закапывание – этих конструкций было завершено всего за год до того, как в мире отмечали столетие со дня подвига Амундсена. Прибывавшие высокопоставленные гости видели довольно прозаическую картину: обычный прямоугольный фургон-лабораторию на полозьях, нашпигованный проводами и компьютерами. Было практически невозможно догадаться, что же находится там, глубоко внизу. Однако ученые предусмотрительно установили на ледяном поле череду ярких флажков, которые красноречиво свидетельствовали о циклопических размерах лаборатории.