260 000 тонн воды станут основой нового нейтринного телескопа

Токийский университет создал Организацию нейтринной науки следующего поколения (NNSO — Next-generation Neutrino Science Organization), которая должна заняться развитием проекта нового телескопа «Гипер-Камиоканде». Руководителем назначен специалист по нейтринной физике, нобелевский лауреат 2015 года Такааки Кадзита. Подробности сообщаются в пресс-релизе на сайте организации.

Нейтрино — незаряженные фундаментальные частицы малой массы, очень плохо взаимодействующие с веществом. Для детектирования редких событий их взаимодействий с обычной материей используются большие объемы рабочего вещества. Одним из вариантов является наполнение большого объема сверхчистой водой и наблюдение за ним с помощью фотодетекторов. Взаимодействие нейтрино с ядрами и электронами порождает слабые световые вспышки, которые и фиксируются светочувствительными приборами. Японский детектор предыдущего поколения, «Супер-Камиоканде», работал как раз по такому принципу, масса воды в нем составляет 50 000 тонн.

Новый проект с ориентировочной стоимостью в 800 миллионов долларов США будет использовать в качестве рабочего тела 260 000 тонн воды. Она разместится в резервуаре диаметром 74 метра и высотой 60 метров. Следить за вспышками будут 40 000 фотоэлектронных умножителей. Вся система будет находиться на глубине 650 метров под землей. Основной задачей нового инструмента станет поиск нарушения CP-инвариантности в случае нейтрино. Эта идея заключается в зеркальном отражении всей системы и изменении знаков всех зарядов на противоположные. Во многих случаях таким образом получается система с динамикой, идентичной исходной. Однако в общем случае это не так — изучение именно таких ситуаций наиболее интересно. Также будет изучаться иерархия масс нейтрино, то есть отношения масс электронного, мюонного и тау-нейтрино.

«Гипер-Камиоканде» — не единственный готовящийся проект по изучению физики нейтрино. В США в июле этого года уже начали строительство DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment — «глубоко подземный нейтринный эксперимент»). В этом детекторе рабочим телом должны стать 10 000 тонн жидкого аргона. Несмотря на опережение по срокам американцами, японский проект может начать работать раньше, так как технологии водных детекторов разработаны гораздо лучше, чем в случае аргоновых.