На проходящей в Киото (Япония) Международной конференции по физике нейтрино участники проекта IceCube объявили о том, что им удалось зафиксировать осцилляции высокоэнергетичных нейтрино.

Само существование осцилляций — периодических «переходов» нейтрино разных сортов (электронных, мюонных или таонных) друг в друга — считается доказанным. Они регистрировались разными научными группами и разными способами: в одних опытах физики отмечали уменьшение известного начального потока нейтрино определённого типа, в других — прямо обнаруживали частицы нового типа в пучке, изначально их не содержавшем. Примеры экспериментов, проведённых по этим методикам, мы рассматривали в прошлом году.

Важно отметить, что вероятность осцилляции зависит от массы и энергии частиц. При этом шансы на успешное наблюдение падают по мере увеличения энергии: когда она доходит до нескольких сотен ГэВ, поиски осцилляций теряют практический смысл.

Оптические модули IceCube, готовые к отправке под лёд (фото Jim Haugen / NSF).

Модуль занимает своё место в детектирующем массиве. (Фото Mark Krasberg / NSF.)

Антарктическая обсерватория IceCube, строительство которой было завершено в конце 2010-го, располагает 5 160 оптическими модулями, нанизанными на «нити» и вмороженными в лёд на глубине от 1 450 до 2 450 м. Нейтрино свободно преодолевают слой льда, но в редких случаях всё же взаимодействуют с ядрами атомов кислорода с образованием мюонов. Если последние движутся со скоростью, превышающей фазовую скорость распространения света, их перемещение сопровождается черенковским излучением, которое затем обнаруживают снабжённые фотоэлектронными умножителями оптические модули.

Оборудование IceCube в целом настроено на регистрацию астрофизических нейтрино со сверхвысокими энергиями, превосходящими 1 000 ГэВ. Однако в центральной части детектирующего массива имеются «нити» с оптическими модулями, предназначенными для работы в диапазоне от нескольких десятков до нескольких сотен гигаэлектронвольт. Именно они и зафиксировали «переходы» атмосферных мюонных нейтрино с энергией 10–100 ГэВ в таонные, расширив изученный энергетический диапазон осцилляций и подтвердив предсказания теоретиков.

В скором времени к массиву IceCube, возможно, будут добавлены новые «нити» и оптические модули, подходящие для обнаружения осцилляций на энергиях менее 10 ГэВ. Эти дополнительные детекторы, как надеются физики, позволят исследовать эффекты взаимодействия нейтрино с веществом, которые должны изменять характер осцилляций.