Телескоп во льдах. Как на Южном полюсе рождалась новая астрономия. Марк Боуэн
у него на всю жизнь. Несколько лет он проработал над косвенным методом выявления частицы, а в 1951 году приступил к реализации на практике прямого радиохимического метода Понтекорво129.
Заявленная Дэвисом цель первых экспериментов состояла в попытке выявления нейтрино, прилетающих со стороны Солнца. Он хотел понять, будет ли «реакторное» антинейтрино вести себя таким же образом, что и его солнечный собрат130. Суть радиохимического метода состоит в извлечении небольшого числа атомов аргона из большой емкости со специальной жидкостью после того, как нейтрино вступит с ними во взаимодействие. Понятно, что этот метод не позволял определять направление движения прилетающих нейтрино.
Инструменты Дэвиса нельзя было считать телескопами. Тем не менее, направив их на Солнце, он тем самым произвел первый эксперимент в области нейтринной астрономии.
Дэвис решил использовать в качестве специальной жидкости обычное жидкое моющее средство – перхлорэтилен, содержащий четыре атома хлора. Он выстроил два детектора, сравнительно больших для того времени. В одном работало около 200 литров жидкости, а во втором – 3900. Воспользовавшись в качестве источника антинейтрино высокопоточным реактором в Брукхейвене, Дэвис смог уловить с помощью большего по размеру инструмента вполне заметный сигнал, но посчитал, что его источником служат не нейтрино, а поток протонов из реактора. Затем он закопал емкость на глубине около пяти с половиной метров, на значительном расстоянии от реактора. Таким образом он рассчитывал экранировать емкость от влияния космических лучей, и сигнал исчез. Совершенно случайно этот шаг привел к формированию традиции, дожившей до наших дней, – детекторы нейтрино и телескопы располагаются в угольных шахтах и туннелях, а также в других необычных и удаленных от цивилизации местах, например в горах.
Затем Дэвис в рамках уже этой традиции дождался августа и перевез свой инструмент меньшего размера на вершину четырехкилометровой горы Эванс в штате Колорадо. Там он смог измерить еще один ложный сигнал и посчитал, что его источником также служат космические лучи. Как я уже говорил, Дэвис был очень дотошным и аккуратным человеком. Когда он наконец опубликовал свои результаты в 1955 году131, он не стал заявлять, что ему удалось найти нейтрино (в какой-либо форме). С другой стороны, он использовал свой нулевой результат и очевидно низкую чувствительность своего инструмента для расчета верхней границы нейтринной яркости Солнца. (Ограничения, как мы еще убедимся, очень важны в физике: если вы чего-то не видите, но точно знаете, насколько чувствителен ваш инструмент, то вы можете сказать, что, какой бы источник вы сейчас ни изучали, он недостаточно яркий для того, чтобы вы увидели его сигнал, а это уже говорит вам что-то о физике этого источника.)
Позднее Дэвис рассказывал, что одного из рецензентов научного журнала совершенно не впечатлили соображения Дэвиса о верхней границе, поскольку эксперимент, по мнению рецензента, был слишком грубым для того, чтобы он вообще позволял сделать какие-либо заключения о существовании нейтрино132.