View message

Що таке нейтрино, як вивчають властивості цієї невловимої частинки, яка її роль у теорії елементарних частинок і космології? Навіщо було започатковано міжнародний проєкт CUPID-Mo і як до нього залучені українські науковці? Який він, шлях до наукових відкриттів, і яка користь від фундаментальних досліджень? Про це у статті для видання «Дзеркало тижня» розповідає завідувач відділу фізики лептонів Інституту ядерних досліджень НАН України доктор фізико-математичних наук, професор Федір Даневич.

««Придумав» нейтрино у 1930 році австрійський фізик Вольфганг Паулі, щоб «урятувати» два важливих закони природи – збереження енергії і моменту імпульсу. «Я зробив сьогодні жахливу річ, якої ніколи не слід робити фізику-теоретику: я запропонував щось, чого ніколи не можна буде перевірити експериментально», – сказав Паулі своєму колезі німецькому астрофізику Вальтеру Бааде. Сумніви Паулі можна зрозуміти, адже вчені страшенно не люблять порушувати принцип, відомий як «Бритва Оккама»: ніколи не придумуй для пояснення явищ природи нічого, що не є вкрай необхідним, – пояснює автор статті. – Пестливе ім’я загадковій частинці («нейтрино» італійською означає «нейтрончик») дав італієць Енріко Фермі, який невдовзі побудував теорію взаємодії з її участю. І лише у 1956 році американські вчені Фредерік Райнес і Клайд Коуен зареєстрували нейтрино від ядерного реактора. Вони написали про це Паулі, який відповів телеграмою: «Дякую за повідомлення. Усе приходить до того, хто знає, як чекати». <…> Вченим довелося докласти чимало зусиль, щоб зареєструвати нейтрино від прискорювача, від Сонця, з глибин космосу і навіть від вибуху наднової зорі! І щоб нарешті зрозуміти: нейтрино змінюється під час свого руху. Народившись (наприклад, у глибинах Сонця) частинкою одного типу (електронне нейтрино), воно досягає Землі частинками трьох типів: крім електронного, з’являється мюонне і тау-лептонне. Ці назви пов’язані з добре відомим електроном та його «старшими братами»: мюоном і тау-лептоном (дві останні частинки відрізняються від електрона лише більшою масою та тим, що швидко розпадаються на електрон і відповідне нейтрино). І ось ця мінливість (осциляції нейтрино) свідчить про те, що нейтрино має масу. За це відкриття японський фізик Такаакі Кадзіта і канадець Артур Макдональд отримали у 2015 році Нобелівську премію. Але масивні нейтрино зовсім не вписуються в так звану Стандартну модель елементарних частинок (яку розробляли майже сто років!), у якій маса нейтрино дорівнює нулю.

Отож у нейтрино є маса. Проте її величина залишається невідомою. Крім того, ми не знаємо, чи є воно таким, як припустив британський фізик Поль Дірак (частинка відрізняється від своєї античастинки), чи воно є частинкою, запропонованою італійцем Етторе Майораною (частинка і її античастинка нічим не відрізняються). <…> Якщо нейтрино – таке, як передбачав Майорана, то має існувати надзвичайно рідкісне радіоактивне перетворення атомних ядер: безнейтринний подвійний бета-розпад.

«…а яка практична користь із усього цього?», – запитує автора уявний читач.  І отримує, на перший погляд, неочікувану відповідь: «Ніякої. Ще раз: жодної користі від фундаментальної науки не потрібно очікувати. І недарма вчені, які відкрили речі, котрі визначають сучасну цивілізацію (електрика, транспорт, медицина, радіозв’язок, усі оті GPSи з лазерами та інтернетами), були переконані, що жодної практичної користі від їхніх відкриттів очікувати не слід. Наприклад, Генріх Герц (відкрив радіохвилі у 1887 році) вважав, що його відкриття не матимуть застосування: «Це абсолютно марно. Це тільки експеримент, який доводить, що маестро Максвелл мав рацію. Ми всього-на-всього маємо таємничі електромагнітні хвилі, яких не можемо бачити оком, але вони є». – «І що ж далі?» – запитав його один зі студентів. Герц знизав плечима, він був скромною людиною, без особливих претензій і амбіцій: «Я думаю – нічого». Метою науки є пізнання», – пише Федір Даневич.

Але вдумливому читачу цей приклад показує загалом добре відому річ: результати фундаментальної науки, не дивлячись на те, що навіть самі вчені часто не бачать якоїсь явної користі від своїх досліджень, завжди, рано чи пізно, знаходять практичне застосування.