Вокруг Света - Журнал «Вокруг Света» №10 за 2005 год

Организация высокоскоростной линии связи обойдется «малой кровью». Оптический кабель, проложенный без всяких хитростей по поверхности ледника, в первую же зиму будет засыпан снегом и вмерзнет в лед. Сложнее справиться с доставкой вполне материальных предметов: тяжелого оборудования, горючего, приборов, питания и прочих вещей, необходимых полярникам. Сейчас «Амундсен—Скотт» снабжается исключительно по воздуху. За год американские транспортные самолеты «Геркулес» совершают на станцию по 250 рейсов. Когда же по мере развертывания строительства «Ледового куба» расходы на воздушные перевозки станут чрезмерными, будет проложена дорога от большой прибрежной американской базы «Мак-Мердо» до базы «Амундсен—Скотт». Она пройдет примерно тем же маршрутом, каким на Южный полюс в январе 1912 года пришла экспедиция Роберта Скотта: от базы «Мак-Мердо» по шельфовому леднику Росса, потом – подъем по трудному леднику Бирдмор через Трансантарктические горы (там участники экспедиции Скотта были вынуждены пристрелить своих пони и дальше тащить сани на себе) и наконец по полярному плато на высоте 3 000 м над уровнем моря до самого Южного полюса. Всего 1 600 км.

Строительство дороги во льдах, затраты на которое оцениваются в 12 млн. долларов, будет состоять прежде всего в расчистке снега, выравнивании неровностей и засыпании ледниковых трещин, в особенности в горной части пути. Каждую весну, в сентябре–октябре, придется проверять, не появились ли в леднике новые трещины, и засыпать их подручными снегом и льдом. Самая большая из обнаруженных к сегодняшнему дню трещин была 34 м глубиной и 8 м шириной. По новой дороге пойдут конвои из гусеничных тракторов, которые и будут доставлять на станцию ежегодную тысячу тонн топлива. Время в пути от береговой базы до Южного полюса займет 20 дней, а обратно – всего 10. Назад конвой пойдет почти порожняком и «с горки». На каждое лето (декабрь, январь, февраль) планируется по три конвоя. Строители надеются сдать дорогу в эксплуатацию в 2005 году.

В 2004-м американцы истратили на работы, связанные с телескопом, 60 млн. долларов. А всего по просьбе Национального научного фонда США власти выделили около 240 млн. долларов на строительство и ввод в эксплуатацию нейтринного телескопа. В проекте, сделав вклад в 30 млн. долларов, также участвуют Германия, Швеция и Бельгия.

Нейтрино появилось в науке как умозрительное дитя физика-теоретика Вольфганга Паули. Он ввел в обиход нейтрино, пытаясь «спасти» закон сохранения энергии при бета-распаде. Причем «умозрительность» нейтрино, которое не должно было иметь ни электрического заряда, ни массы (так же, как и фотон), была настолько мучительной для самого автора открытия, что он признался своему другу астроному В. Бааде: «Сегодня я сделал нечто кошмарное. Физику-теоретику непозволительно так поступать ни в коем случае. Я выдумал частицу, которую никогда нельзя будет обнаружить экспериментально». Действительно, шансы зарегистрировать частицу, не имеющую ни заряда, ни массы, тогда, в 1930 году, казались минимальными. Тем не менее Бааде предложил другу пари на бутылку шампанского, что еще при их жизни нейтрино можно будет увидеть. И он выиграл это пари. В 1956 году американцы Ф. Рейнес и К. Коуэн во время эксперимента «Полтергейст» на реакторе ядерного комплекса «Саванна Ривер Сайт» в Южной Каролине сумели достоверно зарегистрировать одну из разновидностей нейтрино. Телеграмма с известием об этом была отправлена Паули в Европу. Угощая друзей шампанским, В. Паули, нобелевский лауреат 1945 года, еще не знал, что пьет и за здоровье будущего нобелевского лауреата 1995 года Ф. Рейнеса, премированного именно за экспериментальное открытие нейтрино. К. Коуэн, к сожалению, не дожил до этого дня.

Нейтрино – электрически нейтральная стабильная элементарная частица с массой покоя, близкой к нулю. Главная ее особенность состоит в том, что она, достаточно легко рождаясь в самых разнообразных ядерных реакциях, категорически не хочет умирать, вступая во взаимодействие с другими элементарными частицами. А без превращения нейтральной частицы, летящей практически со скоростью света, во что-то более «визуальное» обнаружить нейтрино невозможно. Вариантов такой «визуализации» невидимки теоретически достаточно много, но на практике все оказывается сложнее.

Первый тип реакций с участием нейтрино зарегистрировали ученые Рейнес и Коуэн в 1956 году. Это был «обратный» бета-распад, где реакторное антинейтрино, взаимодействуя с протоном, порождало нейтрон и позитрон. Созданная для исследований установка «Полтергейст» состояла из чередующихся баков с водой (200 л) и жидким сцинтиллятором (1 400 л). Ноу-хау метода состояло в том, что сначала регистрировали аннигиляцию позитрона и электрона, а вместе с ней через несколько микросекунд реакцию с участием нейтрона. Другие события не давали такой «сдвоенной» картинки. Так удалось добиться «отсечения» фона и обнаружить частицу, введенную Вольфгангом Паули в число элементарных еще в 1930 году.

Второй тип реакций для регистрации нейтрино предложил в 1946 году, еще до своего переезда в СССР, итальянец Бруно Понтекорво. В качестве мишени для нейтрино он рекомендовал жидкость, содержащую атомы хлора-37. При взаимодействии с нейтрино хлор должен был превращаться в аргон-37, который можно обнаружить по его радиоактивному распаду. Американский ученый Реймонд Дэвис, нобелевский лауреат 2002 года, первым применил этот метод в экспериментах с реакторными и солнечными нейтрино.

Позднее физики стали использовать реакцию превращения галлия-71 в германий-71 при взаимодействии с нейтрино. Германий также был радиоактивен с достаточно коротким периодом полураспада в 11 дней. Для осуществления эксперимента, например, на российской астрофизической станции на Кавказе в Баксанском ущелье, вблизи Эльбруса, потребовались десятки тонн чрезвычайно дорогого галлия.

Естественным кандидатом на роль среды-детектора стала вода, начиная со специально очищенной – в искусственных бассейнах и баках и заканчивая Мировым океаном. Идея подводной регистрации нейтрино по черенковскому излучению в естественных водоемах быстро завоевала сторонников и в СССР, и в США. В период «оттепели» 70-х годов интенсивно начались совместные работы. Американцы решили использовать глубокие воды Тихого океана вблизи острова Гавайи, а отечественные ученые – уникальную пресноводную жемчужину – глубокие воды озера Байкал. К сожалению, наметившееся тесное сотрудничество советских и американских физиков по нейтринным телескопам на основе эффекта Вавилова – Черенкова прервалось после ввода советских войск в Афганистан.