Физики применили нейтринную обсерваторию IceCube для изучения нейтринных осцилляций на высоких энергиях. Об этом представители проекта рассказали на 25-й Международной конференции по нейтринной физике и астрофизике в Киото. Краткое изложение доклада приводит Nature News.

Обсерватория предназначена для регистрации космических нейтрино, испускаемых, например, во время гамма-всплесков и взрывов сверхновых. Вместе с тем, обсерватория способна улавливать и высокоэнергетические нейтрино, рождающиеся в верхних слоях атмосферы в результате ее взаимодействия с космическими лучами. Из 1,8 квадриллиона (квадриллион равен 1015) частиц, рождающихся каждый час, телескоп улавливает около десятка. Энергии улавливаемых частиц лежат в пределах от 10 до 100 гигаэлектронвольт.

Физики обнаружили четкий сигнал на энергиях около 30 гигаэлектронвольт, связанный с превращениями (осцилляциями) мюонных и тау нейтрино. Ранее этот тип осцилляций был достаточно подробно изучен в экспериментах с ускорителями - в этих экспериментах источниками нейтрино служат ускорители элементарных частиц, - однако на более низких энергиях. Новые результаты, по словам физиков, прекрасно согласуются с существующими теориями, что среди прочего подтверждает корректность работы IceCube.

Всего известно три типа нейтрино - мюонные, тау и электронные. Разные типы нейтрино во время движения могут превращаться друг в друга. Этот процесс определяется так называемой матрицей Понтекорво-Маки-Накагавы-Сакаты (PMNS) и противоречит классическим представлениям Стандартной модели, поскольку означает, что у нейтрино имеется ненулевая масса (вместе с тем изменения, которые нужно внести в модель для учета осцилляций минимальны). В настоящее время осцилляции являются объектом пристального изучения.

Обсерватория IceCube располагается на Южном полюсе. Она представляет собой 86 скважин, глубина которых варьируется в пределах от 1,4 до 2,5 километра. Детекторы в скважинах регистрируют рождение лептонов в ходе столкновения нейтрино с молекулами воды.
 
Если у таких лептонов достаточно большая энергия, то из-за эффекта Вавилова-Черенкова они испускают фотоны.
 
Эти фотоны и ловят детекторы. Новые результаты - первые, полученные с помощью полноценного массива детекторов, строительство которого было завершено в декабре 2011 года.