Идея: леса в качестве детекторов нейтрино

Для того чтобы зарегистрировать нейтрино, не имеющие электрического заряда и почти не имеющие массы, а потому трудноуловимые элементарные частицы, необходимы огромные и чувствительные детекторы. Размеры и чувствительность детекторов особенно важны в случае редких нейтрино сверхвысоких энергий, которые попадают на Землю из космоса. Строить такие установки «с нуля» сложно, и физики в настоящее время используют природные возможности. Так, для выявления взаимодействий нейтрино с материей используется нейтринная обсерватория IceCube, представляющая собой 1 км3 льда Антарктиды, а установка под названием Cubic Kilometre Neutrino Telescope, KM3NeT, с общим эффективным объемом тоже в 1 км3 строится сейчас в Средиземном море. Она представляет собой расположенные в разных местах на морском дне скопления световых сенсоров, которые, также как и в IceCube, будут улавливать черенковское излучение, свет, испускаемый высокоэнергетичными заряженными частицами, рожденными от взаимодействия нейтрино с веществом, через которое они проходят. По такому же принципу работает Байкальский глубоководный нейтринный телескоп. Кроме черенковского излучения в жидкой среде индикаторами попадания нейтрино очень высоких энергий на Землю могут быть радиоволны. От взаимодействий нейтрино, проходящих сквозь Землю, образуются частицы, называемые тау-лептонами. Когда тау-лептоны попадают с поверхности планеты в ее атмосферу, они распадаются с образованием ливня заряженных частиц, генерирующих радиоволны. Но для создания детектора, который объединял бы огромное количество антенн, способных улавливать такие радиоволны, требуются большие усилия.

Идея использовать в качестве природных антенн деревья, составляющие обширные лесные полосы, осенила Стивена Прохиру (Steven Prohira) из Канзасского университета (University of Kansas), физика, занимающегося изучением элементарных частиц астрономического происхождения. Она изложена в статье на сервере препринтов arXiv.org. Способность деревьев улавливать радиоволны известна давно, но для того, чтобы превратить дерево в собственно детектор, к каждому дереву придется прибивать проволоку или обернуть каждый ствол спиралью из проволоки, которая будет соединяться с электронным устройством, считывающим сигнал. Прохира признает, что для оценки состоятельности этого подхода предстоит ответить на многие вопросы, в частности, выяснить, как ведут себя деревья в отношении радиоволн очень высокой частоты, диапазона, в котором работают детекторы нейтрино, как они отреагируют на поляризацию радиоволн, и, наконец, каково влияние на работу гипотетического детектора листвы, а для лиственных лесов – сезонного опадения листьев.