“Частицей-призраком” когда-то было названо нейтрино из-за его потусторонней способности проходить сквозь твердые объекты, включая нас. Мы их не чувствуем, но они повсюду и большинство из них почти невозможно обнаружить. Они постоянно проносятся вокруг и сквозь нас: за одну секунду около ста миллиардов нейтрино проходят через квадратный сантиметр нашего ногтя большого пальца. Знания о нейтрино постоянно уточняются, это удивительно странная частица. Она очень, очень, очень легкая, почти без массы, не обладает электрическим зарядом, имеет три типа (так называемые ароматы: электрон, мюон и тау), в полёте может переключать их и редко взаимодействует с любыми другими частицами. Поэтому, чтобы поймать их, нужно много терпения. В некотором смысле, обнаружение нейтрино похоже на выигрыш в лотерею. Физики повышают свои шансы увидеть взаимодействие нейтрино, создавая гигантские “ловушки” — обсерватории, которые занимают много места и имеют множество мишеней для нейтрино.
Свойство нейтрино проходить сквозь вещество ученые используют для его обнаружения. В 1960-м году советский физик-теоретик М. Марков высказал идею регистрировать нейтрино в толще воды озер и океанов. Мысль заключается в том, чтобы глубоко в земле или в воде, куда не проникают другие частицы, поместить много оптических или акустических датчиков, которые могут фиксировать сигналы, возникающие в результате взаимодействия нейтрино, проходящих сквозь Землю как через фильтр, и других частиц - мишеней.
Принцип детектирования построен на так называемом черенковском излучении. Суть в том, что скорость света в воде несколько падает из-за взаимодействия фотонов с водой. В то же время нейтрино почти не взаимодействует с водой, но порождает множество заряженных частиц с высокой энергией, которые движутся в воде быстрее, чем фотоны света там же. В таком случае заряженная частица излучает большое количество фотонов, которые можно зарегистрировать. Это явление получило название эффект Вавилова-Черенкова.
Для изучения нейтрино, рожденных в Солнце, строят обсерватории в толще Земли (американо-японская Super-Kamiokande и канадская SNO), а для астрофизических нейтрино сверхвысоких энергий, которые могут рождаться в активных ядрах галактик — в глубине водоемов (российский BGVD, европейский KM3NeT, американский IceCube).
Практическое применение нейтрино ещё недавно выглядело невероятным, а сейчас эти идеи уже не столь фантастические. Сегодня вполне серьёзно прорабатываются проекты нейтринной связи с подводной лодкой или цивилизациями с другой галактики, просвечивание Земли в поисках бункеров с ядерным оружием или даже его дезактивации.
