Космос под ногами: спецпроект Naked Science о космонавтике и «трудной» нефти
Читать
  • Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
14.10.2021
ФизТех
2
1 566

Рассчитан поток нейтрино от космических лучей, падающих на поверхность Луны

4.5

Сотрудники МФТИ и Института ядерных исследований РАН изучили спектры лунных нейтрино — сверхлегких фундаментальных частиц, возникающих из-за взаимодействия космических лучей с поверхностью Луны. Наблюдение таких частиц сделает спутник новым источником нейтрино, что может дать дополнительные методы ее изучения.

Рассчитан поток нейтрино от космических лучей, падающих на поверхность Луны / ©Getty images

Работа опубликована в журнале Physical Review D. Нейтрино — это очень легкая элементарная частица, не имеющая электрического заряда. Нейтрино образуются во время различных радиоактивных распадов, например при бета-распаде в атомных ядрах, в ходе естественных ядерных реакций, происходящих в звездах, во время реакций в реакторах или на ускорителях и в ряде других процессов.

Этими частицами пронизан весь космос, однако они исключительно слабо взаимодействуют с веществом. Около 90 миллиардов нейтрино в секунду проходят через каждый квадратный сантиметр земной поверхности, а значит, и сквозь нас. Изучением нейтрино занимаются по всему миру: дело в том, что нейтринный сигнал распространяется без помех, в отличие от электромагнитных волн, а значит, регистрация и изучение этих частиц могут дать новую информацию об источниках нейтрино и об их свойствах.

Нейтрино способны возникать в распадах адронов в астрофизических объектах. Однако такие источники находятся на достаточно больших расстояниях, а значит, регистрация астрофизических нейтрино требует углового разрешения, значительно превышающего возможности современных нейтринных телескопов.
С этой точки зрения один из интересных источников нейтрино – Луна, находящаяся на достаточно близком расстоянии от Земли.

Бомбардируя лунную поверхность, космические лучи образуют мезоны, которые тормозятся в поверхностном слое сыпучего лунного грунта и распадаются, производя низкоэнергетические нейтрино. Таким образом, Луна становится источником нейтрино, которые можно обнаружить при помощи нейтринных телескопов.

В своей работе ученые из Института ядерных исследований РАН и МФТИ рассчитали поток низкоэнергетических нейтрино, возникающих из-за космических лучей, бомбардирующих поверхность Луны. Численное моделирование взаимодействия космических лучей с реголитом (лунным грунтом) и подсчет нейтрино, образующихся в распадах образующихся адронов, показали, что отношение лунного и атмосферного потоков нейтрино в направлении на Луну в низкоэнергетическом диапазоне (от 10 МэВ до примерно 1 ГэВ) близко к единице, однако их спектры сильно отличаются.

Регистрация нейтрино соответствующим детектором — сама по себе трудоемкая задача не только из-за высокой проникающей способности нейтрино, но и из-за наличия шума от других частиц, которые могут имитировать нейтринные взаимодействия, а различить нейтрино от различных источников тем более сложно.

«Несмотря на схожее происхождение лунных и атмосферных нейтрино, своеобразный спектр первых, вызванный по большей части отсутствием атмосферы на Луне, делает потенциально возможным различать между собой нейтрино разного происхождения. Кроме того, при моделировании была обнаружена зависимость спектра лунных нейтрино от плотности реголита, что в дальнейшем может помочь в изучении свойств лунного грунта», — рассказал Сергей Демидов, научный сотрудник Института ядерных исследований РАН и МФТИ.

Выявленные особенности могут быть использованы для поиска лунных нейтрино в будущих нейтринных экспериментах на Земле. Однако угловое разрешение детекторов нейтрино в настоящее время остается довольно низким по сравнению с угловым размером Луны на небе. Также для детального изучения спектра таких нейтрино необходимо хорошее энергетическое разрешение.

Исследователи пришли к выводу, что для обнаружения лунных нейтрино потребуются не просто большие, но огромные нейтринные детекторы с исключительно высоким энергетическим и угловым разрешениями — задача, которая однажды может стать осуществимой. Наблюдение лунных нейтрино позволит сделать Луну ближайшим астрофизическим источником, для которого работает концепция многоканальной астрономии, целью которой является получение сведений о происходящих в космосе процессах путем изучения волн, частиц и космических лучей высокой энергии, испускаемых одними и теми же внеземными источниками. 

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Московский физико-технический институт (национальный исследовательский университет), известен также как Физтех — ведущий российский вуз по подготовке специалистов в области теоретической, экспериментальной и прикладной физики, математики, информатики, химии, биологии и смежных дисциплин. Расположен в городе Долгопрудном Московской области, отдельные корпуса и факультеты находятся в Жуковском и в Москве.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Позавчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

6 часов назад
Ольга Иванова

Наверное, многим из нас доводилось мечтать: вот открою свою мини-пекарню, гончарные курсы или хотя бы небольшую IT-компанию и тогда-то заживу. Кто-то сразу отвергает эту мысль, приводя самому себе разумные (и не очень) доводы, почему не получится; кто-то пытается, но останавливается на полпути, а кого-то и в самом деле ждет успех, ну или… неудача. Интернет пестрит предложениями курсов и семинаров о том, как побороть свои страхи и перестать работать «на дядю», открыв личное дело. Попытаемся разобраться, где эти опасения оправданы, а где нет, кому точно не стоит открывать свое дело, а кому стоит попробовать.

5 часов назад
Алиса Гаджиева

На юге Ирака идут раскопки Лагаша — одного из самых ранних крупных городов мира. Исследователи уже обнаружили городские кварталы и выделили отдельные общественные здания, в том числе древнешумерское кафе.

Позавчера, 16:24
Анна Новиковская

Сегодня популяции многих видов пчел в упадке, и британские исследователи предложили еще один способ спасти этих насекомых: превратить часть кирпичей в стенах домов в «мини-ульи».

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

Позавчера, 11:09
Сергей Васильев

Венерины мухоловки регистрируют до пяти стимуляций чувствительных волосков, чтобы захлопнуть свою ловушку и начать переваривание. Но уникальный мутант Dyscalculia не может «считать» даже до двух. Ученые показали, что это связано с нарушением восприятия ионов кальция.

10 января
Алиса Гаджиева

Исследователи, изучающие систему обороны Великой стены, обнаружили следы более 130 секретных сквозных проходов и полагают, что это только начало.

25 января
Василий Парфенов

Пока фанаты SpaceX увлеченно следят за достижениями компании, астрономы грустно наблюдают, как их работа становится сложнее с каждым запуском спутников Starlink. Прогресс не проходит без жертв. Поэтому различные научные ассоциации ищут способы снизить негативное влияние множества новых рукотворных объектов в околоземном пространстве на качество данных, получаемых телескопами. Некоторые решения со стороны выглядят экстремальными — например, теперь лазеры для корректировки адаптивной оптики можно не выключать, если в поле зрения есть спутник Starlink. А это десятки ватт излучения!

5 января
Александра Медведева

Биологи показали, что нейронные сети гиппокампа, ответственные за пространственное восприятие, изменяются не линейным образом, а в соответствии с гиперболической геометрией. То есть мозг представляет пространство в форме расширяющихся песочных часов. Результаты исследования могут иметь значение для лучшего понимания различных нейродегенеративных расстройств.

[miniorange_social_login]

Комментарии

2 Комментария

-
0
+
"...для обнаружения лунных нейтрино потребуются не просто большие, но огромные нейтринные детекторы..." Ну, вы понимаете, кому направлено это сообщение...
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: