Нейтрино часто называют "призрачными" частицами, потому что они очень редко взаимодействуют с веществом. Бесчисленное их количество проходят через ваше тело каждую секунду, без какго либо вреда. Поскольку нейтрино могут путешествовать на огромные расстояния, не искажаясь и не отклоняясь, они могут служить уникальным ключом к разгадке того, что происходит в других частях Вселенной, включая космические столкновения, возникновения галактик и черные дыр, в которых они создаются.
Ученые обнаружили небольшое количество нейтрино из космоса, попадающих в атмосферу Земли. Но теоретические модели предполагают наличие куда большего числа нейтрино с необычайно высокими энергиями — на несколько порядков выше, чем даже частицы, ускоряемые на Большом адронном коллайдере. Еть одна проблема — они никогда не были обнаружены. Эти нейтрино могут рассказать нам о самых экстремальных событиях во Вселенной. Если вы сможете их поймать.
Эти нейтрино настолько редко взаимодействуют с другими формами материи, что ученым пришлось бы построить огромный детектор размером со страну, чтобы их поймать. Или можно использовать тот, который уже существует: ледяной покров на вершине Антарктиды. Ледяная шапка идеально подходит — однородный, плотный, радиопрозрачный блок, охватывающий миллионы квадратных километров. Природа неплохо постаралась, проектируя его.
Если одно из этих высокоэнергетических нейтрино пройдет через Землю, есть шанс, что оно столкнется с одним из атомов внутри антарктического ледяного покрова. Это столкновение производит радиоволны, которые проходят сквозь лед. Этот радиосигнал обнаружит PUEO — прибор, размещенный над Антарктидой.
В рамках международного сотрудничества 12 научных учреждений будет создан радиодетектор, прикрепленный к высотному аэростату, который будет запущен NASA. Он будет путешествовать над Антарктидой на высоте 36,5 километров в поисках сигналов от нейтрино. Новаторский проект получил название PUEO, сокращение от Payload for Ultrahigh Energy Observation.
PUEO — это продолжение миссии под названием ANITA, базирующейся в Гавайском университете, которая четыре раза пролетала над Антарктикой на борту воздушных шаров NASA в период с 2006 по 2016 год в поисках похожих нейтрино. Однако у PUEO будет гораздо более мощный детектор.
Новый детектор использует возможности старого астрономического трюка — техники, называемой интерферометрией, которая объединяет сигналы от нескольких телескопов. PUEO полностью усеян радиоантеннами, а центральная система сбора данных объединяет и анализирует эти сигналы для получения более мощного сигнала.
Лучший сигнал был бы значительным шагом вперед, потому что он помог бы ученым выделять важную информацию из шума, проникающего со всех сторон. Многие обычные сигналы выглядят как нейтрино, но на самом деле это не так. Они могут варьироваться от спутниковых передач до того, как кто-то щелкает зажигалкой.
В ближайшие месяцы команда построит прототипы для PUEO и доработает дизайн. После того, как макет будет окончательным, небольшие группы в учреждениях по всей стране создадут части инструмента, которые затем будут собраны и протестированы в Калифорнийском университете в Чикаго.
