Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия. Марк Боуэн
Читать онлайн книгу.
же направлении, что и нейтрино, – примерно так же, как бильярдный шар после прямого удара шара-битка, – и будет излучать при этом слабое голубое «черенковское излучение». Установив набор оптических детекторов внутри или вокруг определенного носителя по своему выбору, экспериментатор может определить направление мюона и, соответственно, его родителя-нейтрино. По этой причине обе концепции имеют общее название «детекторов Черенкова».
Эта форма излучения названа в честь русского физика Павла Алексеевича Черенкова, получившего за ее открытие в 1958 году часть Нобелевской премии по физике. Излучение возникает каждый раз, когда заряженная частица, например мюон, движется в преломляющей среде быстрее скорости света. Самым распространенным примером излучения выступает жутковатый синий свет, возникающий в бассейновых ядерных реакторах или при погружении в воду отработанных ядерных батарей. В этих случаях свет создается электронами, излучаемыми при бета-распаде многих радиоактивных побочных продуктов уранового реакторного топлива.
Если вы сейчас вспоминаете постулат специальной теории относительности Эйнштейна о том, что ничто не способно перемещаться быстрее скорости света, то не беспокойтесь – в данном случае постулат никак не нарушается. Эйнштейн говорил о скорости света в вакууме. В рефракционной среде, такой как вода, лед, стекло или даже воздух, свет будет двигаться не так быстро, поэтому в таких средах скорость частиц иного рода может оказаться выше, то есть общий закон не нарушается.
Черенковское излучение представляет собой оптический эквивалент звукового удара, который возникает, когда реактивный самолет «преодолевает звуковой барьер», то есть начинает двигаться быстрее скорости звука. Поскольку звук не может догнать самолет, он движется вслед за ним точно так же, как волны, расходящиеся по воде под углом позади скоростного катера. В ситуации с тремя измерениями – как в случае реактивного самолета или ускоряющегося мюона – звуковые или световые волны принимают форму конуса, а не V-образную форму, как волны позади катера. Иными словами, мюон «тащит» за собой конус черенковского излучения. Если бы мюон проходил сквозь проекционный экран, то в этот момент на экране появлялось бы пятно света, которое тут же превращалось бы в крошечный кружок. Затем этот кружок постепенно бы рос и становился менее ярким по мере того, как мюон удалялся бы от экрана.
В сущности, основное различие между концепциями Грейзена и Маркова связано с геометрией. Идея Маркова состояла в том, чтобы поместить трехмерную сетку оптических детекторов в естественный водоем и наблюдать за тем, как мюоны, рожденные нейтрино, будут проходить сквозь нее. Давайте договоримся называть такой тип конструкции марковской или «пудинговой»192, поскольку детекторы в ней расположены внутри так называемой зоны обнаружения.
Идея Грейзена состояла в том, чтобы окружить рукотворную емкость с водой оболочкой из детекторов, и в этом случае детекторы будут очевидным образом располагаться