Необычное предложение
поступило от физиков, работающих в японской лаборатории КЕК и в
Гавайском университете США. Ученые придумали практическое применение одной из
фундаментальных частиц мироздания – нейтрино: при определенном техническом
прогрессе в будущем пучок нейтрино можно будет использовать для обнаружения и
уничтожения ядерного оружия противника. Причем "стрелять" нейтринная
пушка сможет с противоположной стороны Земли, пронизывая планету насквозь.
На ум сразу
приходят гиперболоид инженера Гарина и сцены из "Звездных войн".
Однако ученые, хоть и признают, что на сегодня идея звучит дико, считают, что в
будущем проект может быть вполне выполнимым.
История
нейтрино - одна из самых увлекательных в физике частиц. Чего стоят одни лишь
споры вокруг ее массы. Само открытие нейтрино также было необычным. Частица
была придумана швейцарским физиком Вольфганом Паули в 1930 году в отчаянной
попытке спасти закон сохранения энергии, так как последние эксперименты по
изучению бета-распада указывали на его нарушение.
Для того,
чтобы сгладить расхождения между теорией и практикой, Паули была введена
гипотетическая электрически нейтральная частица. Частицу назвали нейтрон.
Однако после открытия в 1932 году другой массивной нейтральной частицы, которую
мы сейчас знаем под этим именем, Энрико Ферми предложил переименовать частицу в
нейтрино - уменьшительным словом от нейтрона.
Вопрос о
том, имеет ли частица массу или нет, будоражил научные круги в течение многих
десятилетий. Согласно последним экспериментам, нейтрино все же имеет массу
покоя в миллионы, а, возможно, и в миллиарды раз меньше массы электрона. Еще
одна уникальная способность нейтрино - ее огромная проникающая способность.
Именно на этом основаны все современные эксперименты по ее изучению. Для
нейтрино нет преград
Пучками
нейтрино уже давно пытаются стрелять из лаборатории в лабораторию по всему
миру. Первые, кто осуществил подобный эксперимент, были именно сотрудники
лаборатории КЕК. К 2005 году будет запущен первый нейтринный пучок из одной
точки Земли в другую на расстояние в 730 километров в рамках эксперимента
"МИНОС". Нейтрино из лаборатории Ферми будут направляться в подземную
лабораторию, расположенную в штате Миннесота, а из лаборатории CERN
(Европейской организации ядерных исследований) - в лабораторию Гран-Сассо в
Италии. В обоих случаях пучок будет пронизывать планету насквозь.
Основываясь
на идее этих экспериментов, японские ученые подсчитали, что если энергия
посылаемого через Землю пучка составит 1000 ТэВ, адронный ливень, возникающий
при прохождении нейтрино через Землю, достигнув цели, вызовет цепную реакцию в
ядерной начинке бомбы. Однако, так как процесс этот будет происходить медленно,
то он приведет не к детонации бомбы, а к постепенному выгоранию части ядерного
топлива. В результате масса топлива станет меньше критической, необходимой для
ядерного взрыва. По словам ученых, процесс этот будет напоминать
"испарение" ядерного материала.
Что касается
обнаружения ядерного оружия, то на этот процесс могут потребоваться меньшие
затраты и меньшие энергии. Пучком нейтрино можно сканировать поверхность Земли
(причем изнутри), при этом возникающие продукты деления при взаимодействии
адронного ливня с ядерной бомбой будут фиксироваться специальными детекторами.
Идея заменить военных инспекторов нейтринными пушками звучит привлекательно,
однако сработать она может лишь в том случае, если бомбы не запрятаны слишком
глубоко в секретных подземельях.
Ученые
подсчитали, что такой фантастический проект может обойтись в $100 млрд. Однако
трудности, которые необходимо преодолеть при его реализации, заключаются не
только в деньгах. Ускорительное кольцо, на котором можно будет произвести пучок
нейтрино столь высокой энергии, превышает все существующие на сегодняшний
момент в сотни раз. Но главное не размер, а энергия, необходимая для разового
нажатия на спусковой крючок нейтринной пушки, - 50 ГВт. На сегодня это в два
раза меньше, чем суммарная мощность всех электростанций России.
Есть и еще
одна загвоздка - пока ученые не могут дать стопроцентной гарантии, что побочным
эффектом нейтринной пушки не будет взрыв уничтожаемой ею бомбы. Хотя взрыв
возможен лишь в том случае, если ядерная начинка хранится вместе с тротиловым
детонатором. Согласно расчетам, эффект от взрыва при неблагоприятном развитии
событий будет составлять 3% от полной детонации.
Это не
первая попытка придумать практическое применение в будущем для нейтрино. В свое
время пучки нейтрино предлагалось использовать для поиска новых месторождений
нефти и для исследования строения недр Земли.
