В 2026 году Нобелевская премия по физике присуждена Фрэнсису Хальцену за решающий вклад в работу нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения. О значении этого события, устройстве детектора и перспективах нейтринной астрономии рассказывает доцент кафедры медицинской физики СГУ Андрей Петрович Рытик.

— Андрей Петрович, насколько ожидаемым было присуждение Нобелевской премии за открытие высокоэнергетических нейтрино? Какое значение это имеет для современной физики элементарных частиц и астрофизики?

— Думаю, что присуждение премии за открытие астрофизических нейтрино высоких энергий и вклад в работу обсерватории IceCube было отчасти ожидаемо. Успехи этой лаборатории были заметны ещё с 2013 года. По-моему, Нобелевский комитет обычно выжидает, чтобы значимость открытия стала бесспорной. Для нейтринной астрономии этот момент наступил: после 2013 года и особенно после идентификации галактики NGC 1068 в качестве источника высокоэнергетических нейтрино в 2022 году стало ясно, что мы имеем дело с новым каналом информации о Вселенной.

Значение для физики элементарных частиц и астрофизики двойное: во-первых, это подтверждение того, что нейтрино высоких энергий рождаются в астрофизических объектах (активных ядрах галактик, возможно, гамма-всплесках) и могут быть зарегистрированы; во-вторых, это открытие «нового окна» в астрономии — нейтринной астрономии, которая дополняет электромагнитную и гравитационно-волновую.

— В чём, на ваш взгляд, состоит главный научный прорыв, связанный с регистрацией высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения?

— Главный прорыв, на мой взгляд, не в самом факте регистрации, а в доказательстве того, что это можно делать систематически и использовать как астрофизический инструмент. Нейтрино не отклоняются магнитными полями и не поглощаются межзвёздной средой. Это значит, что они доносят информацию о процессах в самых «горячих» и плотных областях Вселенной, куда фотоны не могут проникнуть.

С точки зрения физики элементарных частиц, это проверка Стандартной модели в экстремальных условиях — при энергиях, недостижимых даже на коллайдерах. С точки зрения астрофизики — это рождение «многоканальной» астрономии, другими словами, один и тот же объект можно наблюдать в фотонах, нейтрино и гравитационных волнах, получая полную картину. В лекциях по атомной и ядерной физике своим студентам обычно говорю о фундаментальном принципе решения любой задачи или проблемы — посмотреть на мир шире, в контексте открытия — посмотреть на мир через нейтрино.

— Нейтрино — что это такое? Их можно увидеть или потрогать? Они опасны для людей?

— Нейтрино — это электрически нейтральные элементарные частицы, участвующие только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Их невозможно увидеть или потрогать в привычном смысле: они не отражают свет, не имеют заряда, и их взаимодействие с веществом настолько слабо, что человек его не замечает — ежесекундно через ваше тело пролетают порядка сотен триллионов нейтрино, в основном от Солнца, и это не вызывает никаких последствий.

Нейтрино проходят сквозь Землю практически беспрепятственно. Но именно потому, что вероятность их взаимодействия с атомами тела стремится к нулю, они не опасны для человека. Для всего живого опасность представляет ионизирующее излучение, которое взаимодействует с атомами и молекулами и передаёт им энергию.

— Дословный перевод названия детектора IceCube — ледяной куб. А что он собой представляет на самом деле? Его видно с самолёта или из космоса? И не растает ли он из-за глобального потепления?

— IceCube — это массив оптических сенсоров (фотоумножителей), погруженных в толщу антарктического льда на глубину от 1,5 до 2,5 км. «Куб» — это условное обозначение объёма, который занимает детектор: примерно 1 кубический километр.

В сети видел информацию, что с самолёта или из космоса видно только поверхностную инфраструктуру — лабораторию IceCube на станции Амундсен-Скотт и скважины. Сам детектор скрыт во льду. Что касается глобального потепления, то антарктический лёд в районе станции Амундсен-Скотт не тает — это один из самых холодных регионов планеты, и даже при самых пессимистичных сценариях лёд там сохранится на протяжении многих столетий.

— Какие горизонты открывает нейтринная астрономия? Как премия 2026 года может повлиять на развитие науки в университетах и на подготовку физиков?

— Нейтринная астрономия открывает возможность картирования Вселенной в «нейтринном свете»: мы сможем увидеть источники, которые в фотонах либо не видны, либо выглядят иначе. Это может привести к открытию новых типов астрофизических объектов или процессов.

Если говорить о влиянии на университеты и подготовку физиков, то интерес к нейтринной физике уже высок и будет расти. Это область на стыке физики элементарных частиц, астрофизики и космологии, что делает её привлекательной для студентов. В нашем университете нейтринная тематика напрямую не представлена, но это хороший повод для развития междисциплинарных связей. Например, методы обработки сигналов, используемые в нейтринных детекторах, имеют параллели с подходами к детектированию в медицинской физике. В рамках курса по атомной и ядерной физике у меня включён материал о существующих (предсказанных и открытых) элементарных частицах. Дополнительно можно будет со студентами обсудить потенциал этого открытия.

— Каков вклад российских учёных и научных групп в исследования нейтрино?

— Вклад российских учёных в нейтринную физику значителен и имеет глубокие корни. Бруно Понтекорво, работавший в СССР, в 1957 году выдвинул гипотезу нейтринных осцилляций — ключевую для понимания природы нейтрино. Знаменитый эксперимент Baikal-GVD на озере Байкал — это один из крупнейших нейтринных телескопов в Северном полушарии, который вносит вклад в регистрацию астрофизических нейтрино. Важно заметить, что Объединённый институт ядерных исследований (Дубна), с которым наш университет имеет многочисленные исторические связи, активно участвует в коллаборации JUNO [Подземная нейтринная обсерватория в Китае. — Прим. ред.]. Так что российская школа нейтринной физики жива и работает.

— По вашему мнению, как это открытие повлияет на нашу жизнь? Может, благодаря ему появятся новые гаджеты, лекарства или интернет станет быстрее?

— Это открытие в фундаментальной науке, и его практическое приложение не очевидно. Нейтрино не будет использоваться для передачи данных (слишком слабое взаимодействие), скорее всего, не станет основой для гаджетов или лекарств. Однако в долгосрочной перспективе фундаментальные открытия всегда приводили к практическим прорывам. Как физик, занимающийся терагерцовыми волнами, я вижу здесь некоторую параллель: долгое время терагерцовый диапазон оставался не освоенным физиками из-за сложности создания техники с помощью классических технологических подходов. Однако теперь терагерцы применяют для сканеров гражданской безопасности, поиска экзопланет, создания устройств компьютерной памяти, обнаружения раковых опухолей и визуализации в медицине. Можно заключить, что любые новые знания физиков — это инвестиция в развитие человечества в целом.