За пределами стандартной модели

-Хотелось бы уточнить: почему именно нейтрино, а не другая частица находится в центре внимания физиков столь долгое время?

Самуил Биленький: Экспериментально обнаружено несколько типов нейтрино - электронные, мюонные и таонные. Есть гипотеза, что могут быть еще и другие экзотические типы нейтрино, названные стерильными. Так вот, когда рождаются, скажем, электронные нейтрино, то со временем они могут превращаться в нейтрино других типов, если в природе реализуются нейтринные осцилляции. Солнце - это мощнейший источник не только электромагнитного излучения, но и электронных нейтрино. Именно электронные нейтрино формируют исходящий поток солнечных нейтрино, однако вследствие осцилляций на пути к Земле часть из них может превратиться в другие типы нейтрино, предположительно - в мюонные.

То, что увидели канадские ученые в Содбери, - это не только уменьшение количества электронных нейтрино от Cолнца, что наблюдалось и в других экспериментах, но, что принципиально важно, появление мюонных нейтрино в потоке солнечных нейтрино. И именно этот факт почти неоспоримо свидетельствует в пользу нейтринных осцилляций. И здесь мы должны подчеркнуть, что осцилляции нейтрино - это явление, предсказанное около сорока лет назад академиком Бруно Понтекорво.

Сергей Коваленко: Нейтрино - своего рода посланники новой физики, лежащей за пределами применимости так называемой стандартной модели слабых и электромагнитных взаимодействий. Дело в том, что в стандартной модели не существует удовлетворительного решения проблемы масс нейтрино.

Из различных экспериментальных наблюдений известно, что масса нейтрино, если и ненулевая, то не превышает нескольких электронвольт. (Это на пять порядков меньше массы электрона.) Наблюдение нейтринных осцилляций стало первым свидетельством того, что массы нейтрино хотя и малы, но все таки отличны от нуля. Таким образом, наблюдение нейтринных осцилляций - это первое наблюдение новой физики.

Из сказанного понятно, почему для организаторов конференции отрадным фактом стало то, что руководство коллаборации SNO выбрало NANP"2001 для представления одного из первых официальных докладов о своих фундаментальных, и в значительной степени сенсационных, результатах.

- Доктор Ферайн, теперь вопрос к вам. Почему сенсационные результаты были получены именно в Канаде, ведь в мире осуществляется несколько крупных экспериментов по измерению массы нейтрино и поиску осцилляций? В чем особенности вашего эксперимента?

Жак Ферайн: Во-первых, Канада располагала большим количеством тяжелой дейтериевой воды. Во-вторых, есть глубокие шахты, в которых добывают никелевую руду. В одной из самых глубоких шахт, пробуренных в метеоритном кратере, мы и разместили в специально оборудованном подземном зале нашу аппаратуру.

Еще очень важно, что все это время, пока мы набираем статистику, шахта работает и соответственно вся инфраструктура поддерживается не за наш счет. Правительство Канады на все время эксперимента "одолжило" нам тысячу тонн тяжелой воды из своего стратегического запаса, а это триста миллионов канадских долларов - в четыре раза больше, чем стоимость всего проекта.

- Кто входит в коллаборацию и сколько времени вам потребовалось от начала работы над проектом до получения первых результатов?

- В нашей коллаборации - 130 физиков из 11 институтов и университетов Канады, США и Англии. Предложение эксперимента было подготовлено в 1985 году.

В начале работы над проектом нам приходилось преодолевать большое количество трудностей чисто технологического характера - подготовка помещения для экспериментальной аппаратуры на большой глубине требовала нетривиальных решений. Все оборудование спускалось на лифтах, затем монтировалось при температуре 40 градусов Цельсия. Все эти операции можно сравнить со сборкой парусника в бутылке.

Та самая тысяча тонн тяжелой воды была привезена на 47 трейлерах, а затем заливалась в собранную из специальных сегментов емкость из акрила с толщиной стенок в пять сантиметров. Днем привозили, ночью спускали и заливали.125 панелей надо было склеить в специально оборудованном чистом помещении, ведь необходимое требование к детектору - стерильность (лучше, чем в операционной!) и радиационная чистота. И нам удалось достичь такой степени радиационной очистки, что активность, растворенная в тысячетонной толще воды, составляет величину, не большую, чем в этом пустом стакане (Жак демонстрирует нам пустой тонкостенный стакан из-под минералки. - Е.М.).

В апреле 1999 года детектор был заполнен водой. Через два дня включили высокое напряжение - и все сразу заработало! Первого мая - символический день! - были получены первые калибровочные результаты. Они показали - все собрано правильно, установка работает. Это был настоящий праздник - все, кто был внизу, собрались перед терминалом посмотреть на первые события: "Вот нейтрино! И еще одно!.." С мая по октябрь шла настройка детектора в разных режимах - меняли магнитное поле, напряжение. Первого ноября того же года решили, что калибровочные сеансы окончены и пора набирать статистику. До 15 января 2001 года продолжались эксперименты, чистое время набора статистики составило 2041 день, а потом полгода обрабатывались результаты, доложенные на этой конференции.

- И что дальше?

- Конечно, в наш доклад вошли только первые результаты. Еще не все данные проанализированы, надо повысить точность, надежность экспериментов. Пока данные регистрируются только в одной конфигурации, потом наберем статистику еще по крайней мере в трех, чтобы повысить точность, извлечь некие систематические ошибки...

Дубна