Сдав стеклотару после празднований в честь бозона Хиггса, ученые закупаются к следующему банкету: на этот раз в честь двойного безнейтринного бета-распада. Куда они все это денут, если ничего не получится?

Если на спутнике Юпитера Европе, в холодном океане под многокилометровой толщей льда, есть разумная жизнь, то их познание мира идет, конечно, совсем другим путем, чем наше, потому что они там света белого не видят. Чтобы догадаться о существовании Солнца, не говоря уж о форме Галактики, этим симпатичным дельфинчикам понадобится много-премного формул и экспериментов. И исследованиям задатков гомосексуальности у дошколят они там у себя подо льдом вряд ли уделяют столько же внимания, сколько мы тут на теплом ласковом солнышке. Зато, наверное, у них очень хорошо развита нейтринная физика.

Это я потому так думаю, что даже тут у нас, на Земле, нейтринные физики начинают все свои проекты с того, что закапывают что-нибудь как можно глубже под землю (потому что им страшно мешают космические лучи). Что именно закапывать — решают каждый раз по обстоятельствам. Чаще всего это здоровенные чаны с водой, но вот в этот раз решили закопать десять кило редкого (и очень дорогого) изотопа германия. Задачи у них две: помирить русских с немцами и опрокинуть существующие физические теории. Но лучше изложить все по порядку.

История началась в 2001 году. А предыстория началась гораздо раньше, когда открыли бета-распад. Бета-распад — это когда в ядрах атомов нейтрон распадается на протон, электрон и антинейтрино. Протон остается внутри, а электрон с антинейтрино уносят энергию, деля ее между собой произвольным образом. Там по теории нужно, чтобы непременно был электрон и антинейтрино, или уж тогда позитрон и нейтрино, чтобы в результате сохранялся «лептонный заряд», то есть без этого у теоретиков концы с концами не сойдутся.

Гораздо реже — примерно с вероятностью одна десятимиллиардная за все время жизни Вселенной — в атоме распадаются сразу два нейтрона одновременно. Вылетают, соответственно, два электрона и два антинейтрино. В 2001 году подобные штуки наблюдала международная коллаборация ученых из московского ИАЭ им. Курчатова и Гейдельбергского института Макса Планка. Ученые, как у них принято, закопали глубоко под землю много германия (один из всего полудюжины изотопов, в которых можно наблюдать двойной бета-распад) и стали смотреть, что оттуда вылетает. Сами антинейтрино поймать совершенно нереально, зато можно измерить энергию электронов и догадаться, что все остальное унесли антинейтрино. Если же поймаются пары электронов, несущих всю энергию, тогда, получается, антинейтрин никаких и не было, то есть это двойной безнейтринный бета-распад. С точки зрения физики такого или вовсе никогда не бывает, или бывает еще в тысячу раз реже, чем сам двойной бета-распад.

Дальше, поскольку мы c вами все же не нейтринные физики, проследим ситуацию пунктирно. Немецкие участники коллаборации — Клапдор и Кляйнгротхаус — увидели некий пик, соответствующий электронам с полной энергией распада, то есть как будто никаких антинейтрин вообще не вылетает. Они написали об этом статью. Русские же физики сразу сказали, что это чушь, плюнули и вышли из коллаборации в знак протеста. Потому что, если такое бывает, это значит, что не сохраняется это самое лептонное число. Более того, по интерпретации немцев, это якобы значит, что нейтрино само себе античастица (то есть фермион Майораны, если вас приятно волнуют непонятные слова). То есть встречаются два нейтрино и аннигилируют. Теоретики давно уже, еще с 1930-х годов, играли с подобными предположениями, но про теоретиков все знают, что они безумцы, и никто на них не обижается (и денег они требуют мало, только на зарплату), а на Клапдора с Кляйнгротхаусом обиделись, потому что если вас пустили в серьезный международный экспериментальный проект, то надо отвечать за базар. Хоть и не LHC, но тоже очень дорого и престижно.

И вот, собственно, последняя глава истории. Дело происходит в Италии*, в Гран-Сассо, на детекторе с красивым именем GERDA. Решили физики все окончательно проверить и понять: то ли правильно русские тогда плюнули и ушли, то ли зря они ушли, и если зря, тогда Клапдору и Кляйнгротхаусу дадут Нобелевскую премию. Начали мерить в ноябре 2011 года и к концу этого года вознамерились собрать достаточно данных, чтобы увидеть (или же не увидеть) пресловутый пик и пить шампанское, как после бозона Хиггса. Но тут ситуация куда пикантнее, потому что выспаться на следующий день после банкета не удастся: надо будет с квадратной головой срочно переписывать всю физику элементарных частиц, то есть Стандартную Модель, которую только что чествовали в связи с Хиггсом.

А мы, простые смертные профаны, будем ждать, когда они ее перепишут и изложат нам простым, понятным языком. Хотя у них и без фермионов Майораны это не очень ловко получалось, но может, как раз с майорановскими-то фермионами получится связать концы с концами? Очень будем на это надеяться**.

* Да-да, в той самой Италии, где только что открыли и сразу же обратно закрыли сверхсветовые нейтрино. Вот ведь конфуз. Если даже и увидят итальянцы безнейтринный бета-распад, кто теперь им поверит?

** Если кто-то из физиков пожелает разъяснить что-нибудь прямо в комментариях к этой заметке, мы воспримем их добрый порыв с благодарностью.