100 триллионов нейтрино проходят сквозь ваше тело каждую секунду — и именно они могли спасти раннюю Вселенную от исчезновения

Представьте себе частицу, которая незримо пронизывает всё живое: каждую секунду через человеческое тело проходят более 100 триллионов таких — и мы этого не ощущаем. Речь идёт о нейтрино — почти невесомых, практически неуловимых квантах. Это один из самых распространённых видов частиц во Вселенной: уступая числом только фотонам, они заполняют всё пространство, проходя сквозь стены, горные породы и плоть, не взаимодействуя ни с одним из атомов на пути.

Нейтрино часто называют «призрачными» частицами. Они не имеют электрического заряда, почти лишены массы и крайне слабо вступают в контакт с веществом. Хотя их общее количество оценивается в 10⁸⁷, большинство характеристик этих частиц по-прежнему окутаны тайной. Масса, к примеру, остаётся неизвестной: она слишком мала для прямого измерения, но при этом достаточно значительна, чтобы повлиять на ранние стадии эволюции космоса. Именно по этой причине нейтрино рассматриваются как возможные участники формирования вещества после Большого взрыва, несмотря на их почти полную невосприимчивость к другим элементарным структурам.

Одной из главных гипотез современной физики является идея о том, что нейтрино могли сыграть ключевую роль в дисбалансе между материей и антиматерией. Согласно законам симметрии, обе разновидности должны были возникнуть в равных количествах, ведь антиматерия представляет собой зеркальное отражение обычных частиц, отличающееся лишь знаком заряда. Однако наша Вселенная наполнена преимущественно веществом. Аннигиляция частиц и их антиподов привела бы к полному исчезновению всего — если бы не этот ранний перекос. По одной из версий, именно нейтрино нарушили тонкое равновесие, позволив материи сохранить господство.

Тем не менее, исследовать такие кванты крайне трудно. Они рождаются в различных астрофизических и ядерных процессах — от термоядерных реакций внутри звёзд до событий вроде вспышек сверхновых, а также в реакторах и на ускорителях. Поскольку нейтрино летят почти со скоростью света и почти не взаимодействуют с окружающей средой, отследить их можно только при редчайших столкновениях. Для этого учёные строят огромные детекторы в шахтах или глубоко под водой. Даже там фиксируются лишь единичные события, несмотря на проходящие через установку триллионы частиц.

Чтобы приблизить такие исследования к обществу, запущена инициатива SPARC — Science Policy & Advocacy for Research Competition. Её цель — научить молодых физиков объяснять суть своих проектов не только коллегам, но и широкой аудитории. За 10 недель участники программы осваивают навыки научного сторителлинга: превращают формулы в истории, подчёркивают значение своих работ и ищут способы говорить о сложном просто.

Один из таких участников — Карим Хассинин, аспирант из Хьюстонского университета. Вдохновившись собственным преподавательским опытом, он предложил оригинальный подход к объяснению природы нейтрино. В его представлении физика — это поиск способов описания реальности, в которой нет полной определённости. Хассинин работает с компьютерными моделями: он задаёт параметры среды, тип частиц и возможные сценарии взаимодействий. Эти симуляции позволяют увидеть, как нейтрино ведут себя в разных условиях, ведь без таких столкновений об их свойствах невозможно судить.

Хассинин подчёркивает важность не только научных достижений, но и умения показать, зачем они нужны. Его задача — установить мост между абстрактными идеями и реальной жизнью. Всё, на чём строится современная технологическая инфраструктура — от спутниковой связи до медицины — когда-то выросло из фундаментальных изысканий. Через SPARC он стремится научиться рассказывать об этом так, чтобы физика перестала казаться далёкой и непонятной.

Другой участник программы, Мегна Бхаттачарья из Национальной лаборатории ускорителей Ферми, работает над алгоритмами детекции нейтрино, появляющихся при вспышках сверхновых. Эти системы анализа станут частью проекта DUNE — одного из крупнейших в мире экспериментов по изучению этих частиц. В DUNE задействованы два детектора: один рядом с Фермилабом в Иллинойсе, второй — в подземном комплексе SURF в Южной Дакоте. Через оба проходит поток частиц, и учёные надеются поймать хотя бы несколько сигналов, чтобы понять поведение нейтрино при экстремальных условиях.

Работа Бхаттачарьи имеет и прикладное значение. Разрабатываемые алгоритмы анализа данных находят применение далеко за пределами физики: в медицине, например, на их основе улучшаются методы протонной терапии при онкологических заболеваниях. Исследовательница уверена, что не менее важно делиться результатами с обществом: наука должна не только продвигаться вперёд, но и объяснять, как она меняет окружающий мир.

В конечном счёте охота за «призрачными частицами» становится не просто научным направлением, а примером того, как люди стремятся понять невидимое. Нейтрино пронизывают нас ежесекундно, участвуя в космических процессах, которые сформировали всё существующее. И хотя они почти неуловимы, их влияние колоссально — от эволюции звёзд до баланса материи во Вселенной. А учёные, подобно героям детективных историй, продолжают снимать маски с новых загадок природы, надеясь однажды увидеть за ними не тень, а лицо самой реальности.