Ученые открыли туннель к тайне Вселенной — и это не фантастика

В одной из лабораторий, расположенной под лесами Южной Дакоты, ученые пытаются ответить на один из важнейших вопросов науки: почему существует наша Вселенная? Они соревнуются с группой японских исследователей, которые опережают их на несколько лет.

Современная теория о возникновении Вселенной не может объяснить появление планет, звезд и галактик, которые окружают нас. Обе команды создают детекторы для изучения субатомной частицы — нейтрино, надеясь раскрыть этот секрет.

Международный проект под руководством США, получивший название «Глубокий подземный нейтрино» (DUNE), размещен на глубине 1500 метров под землей в трех огромных подземных пещерах. По словам научного директора доктора Джарета Хайзе, эти пещеры — «соборы науки».

Доктор Хайзе участвовал в строительстве центра почти десять лет. Пещеры защищают эксперимент DUNE от внешнего шума и радиации. Сейчас проект готов перейти к следующему этапу.

«Мы готовы создать детектор, который изменит наше понимание Вселенной, с помощью инструментов, которые будут развернуты в результате сотрудничества более 1400 ученых из 35 стран, стремящихся ответить на вопрос, почему мы существуем», — говорит он.

При рождении Вселенной возникли два вида частиц: материя — из которой состоят звезды, планеты и все вокруг нас, и антиматерия, полная противоположность материи. Теоретически они должны были взаимно уничтожить друг друга, оставив лишь огромный выброс энергии. Но вместо этого мы — материя — здесь.

Ученые считают, что ключ к разгадке скрыт в изучении нейтрино и их антивещества — антинейтрино. Они будут направлять пучки этих частиц из Иллинойса в детекторы в Южной Дакоте, расположенные на расстоянии 800 миль. Путешествуя, нейтрино и антинейтрино претерпевают небольшие изменения.

Исследователи хотят понять, отличаются ли эти изменения у нейтрино и антинейтрино. Если да, это может объяснить, почему материя и антиматерия не уничтожают друг друга.

DUNE — международное сотрудничество, в котором участвуют 1400 ученых из 30 стран. Доктор Кейт Шоу из Университета Сассекса отмечает, что предстоящие открытия будут «трансформирующими» для нашего понимания Вселенной.

«Очень здорово, что сейчас мы здесь, с технологиями, инженерией, навыками работы с компьютерным программным обеспечением, которые позволяют нам действительно решать эти важные вопросы», — говорит она.

В Японии на другом конце света ученые строят детектор Hyper-K — улучшенную и расширенную версию своего предыдущего нейтринного детектора Super-K. Этот проект похож на научный «храм», сопоставимый с «собором» в Южной Дакоте.

Команда из Японии планирует запустить свой нейтринный пучок менее чем через три года — значительно раньше, чем американский проект. По словам доктора Марка Скотта из Имперского колледжа Лондона, их детектор будет больше и чувствительнее.

«Мы включаемся раньше и у нас более крупный детектор, поэтому у нас должна быть большая чувствительность раньше, чем у DUNE», — отмечает он.

Проведение обоих экспериментов одновременно позволит узнать гораздо больше, чем работа одного, хотя доктор Скотт признается: «я хотел бы сделать это первым!»

Доктор Линда Кремонези из Лондонского университета королевы Марии, работающая над проектом DUNE, отмечает, что даже если японская команда опередит американцев, она может получить не полную картину.

«В этом есть элемент гонки, но у Hyper-K пока нет всех ингредиентов, необходимых для понимания того, ведут ли себя нейтрино и антинейтрино по-разному», — заключает она.