Підводний нейтринний детектор «підслухав» переговори кашалотів
Міжнародна колаборація ANTARES, що спеціалізується на дослідженні високоенергетичних нейтрино, розповіла про поведінку кашалотів поблизу підводного детектора. Завдяки роботі акустичних датчиків вчені показали, що кашалоти знаходяться в Лігурійському морі (частина Середземного моря) цілий рік. Крім того, фізики припускають, що наявність акустичних шумів від судноплавства не впливає на харчування тварин. Дослідження опубліковано в журналі.
Нейтрино - надзвичайно легкі частинки, у величезних кількостях генеровані в розпадах атомів і ядерних реакціях. Нейтрино з невеликими енергіями практично не взаємодіють з матерією і можуть легко пролітати крізь Землю: кількість тільки сонячних частинок, що пролітають через квадратний сантиметр поверхні за одну секунду, обчислюється десятками мільярдів. Це ускладнює вивчення цих елементарних частинок.
Для пошуку та оцінки мас нейтрино використовуються масштабні нейтринні обсерваторії - їх розміри пов'язані з малою ймовірністю взаємодії частинки з речовиною. Наприклад, найбільша нейтринна обсерваторія в південній півкулі - IceCube - являє собою область льоду об'ємом приблизно в кубічний кілометр, оточену фотодетекторами. При взаємодії високоенергетичного нейтрино з молекулою води народжується велика кількість швидких частинок, що породжують черенківське світіння. Воно і вказує на напрямок, з якого прилетіла частинка, і її енергію. Детальніше про масу нейтрино і властивості цієї частинки можна прочитати в нашому матеріалі «Н значить нейтрино».
Детектор ANTARES, найбільший у північній півкулі, працює на аналогічному принципі. Він являє собою 12 гірлянд фотодетекторів, розташованих в Середземному морі на глибині 2,5 кілометра - неподалік від узбережжя Франції та Італії. Фізики також встановили на детектор додаткові акустичні датчики - AMADEUS. Їхня мета полягає в тому, щоб зафіксувати хвилі тиску, породжувані зіткненням нейтрино надвисоких енергій (більш ексаелектронвольту) з молекулами води. Вважається, що вони можуть простягатися на два порядки далі, ніж черенківське випромінювання. Разом з групою інших датчиків, що оцінюють концентрацію кисню, солоність та інші параметри, ANTARES виявився хорошою платформою для інших досліджень крім пошуку нейтрино. Важливим фактором стало те, що детектор підключений по кабелю до наземної станції і передає всі дані в «прямому ефірі», без перерв.
У новій роботі вчені скористалися тим, що спілкування між кашалотами (серії клацань) відбувається в діапазоні, доступному для акустичних детекторів - від 10 герц до 30 кілогерць. Детектори здатні розрізнити «переговори» тварин у радіусі 15 кілометрів. Обробивши дані двох років спостережень, дослідники показали, що основна активність тварин в основному припадала на денні години. У нічний час домінуючим джерел шумів було судноплавство, зокрема - регулярно курсує пором. Однак, як зазначають автори, активність кашалотів швидше за все ніяк не залежить від судноплавства. Той факт, що тварини мешкають у цій частині Середземного моря цілий рік, вчені пов'язують з великою популяцією головоногих, основної їжі кашалотів. За словами авторів, дані ANTARES - перше надійне підтвердження цілорічній присутності кашалотів у Лігурійському морі.
Раніше використовувати нейтринний детектор «не за призначенням» вдалося фізикам з Массачусетського технологічного інституту. Вчені використовували дані експерименту MINOS, щоб виявити порушення нерівностей Леггетта-Гарга - вони вказують на порушення реалізму в світі. Реалізованість експерименту Шредінгера з котом, що знаходиться одночасно в «живому» і «мертвому» стані, можлива лише при порушенні цих нерівностей. Докладніше про цей експеримент можна прочитати тут.