Представьте себе частицу настолько призрачную, что через вас может пройти более 100 триллионов из них каждую секунду, и вы этого даже не заметите. Забавно, не правда ли? Эти частицы, называемые «нейтрино», не только существуют, но и настолько многочисленны, что занимают второе место по распространенности в универсуме (после фотонов, которые составляют свет).

Так что вы, возможно, не встретите призрака в этот Хэллоуин, но вы точно столкнетесь с множеством космических призрачных нейтрино, хотя и не заметите ни одного. На самом деле, вы встречаете их прямо сейчас.

Эфирная природа нейтрино, логично прозванная «призрачными частицами», делает их изучение крайне сложным, несмотря на то, что они так распространены. Учёные до сих пор не могут ясно определить многие их характеристики, например, их массу. Это вызывает беспокойство, так как огромное количество нейтрино в наблюдаемой Вселенной — около 10 в 87 степени (или 10 с 86 нулями) — предполагает, что они сыграли ключевую роль в развитии космоса, даже если они редко взаимодействуют с другими частицами материи.

Например, учёные теоретизируют, что нейтрино были жизненно важны в процессе, который привёл к тому, что материя значительно превзошла антиматерию во Вселенной. Антиматерия и материя должны были создаваться в равных количествах в результате Большого взрыва — не должны ли они быть совершенно симметричными, поскольку состоят из одинаковых частей, только с противоположными зарядами? Однако удивительно, как одно из них получило преимущество над другим. Если бы не процесс, который дал материи верх, вселенная могла бы оказаться совершенно без материи.

Как команда Скуби-Ду, исследующая очередное заброшенное поместье или развлекательный парк, учёные стремятся разгадать эту космическую загадку. Несмотря на то, что нейтрино возникают в результате множества космических событий, таких как звёзды и сверхновые, а также ядерные реакторы на Земле, их практически невозможно обнаружить, поскольку они практически безмассовы и беззарядны.

Тем не менее, несколько учёных собрались в рамках конкурса Science Policy & Advocacy for Research Competition (SPARC), который длится 10 недель, чтобы разгадать загадки этих космических призраков. Программа помогает ученым развивать навыки научной политики и общения, чтобы переводить сложные исследования на доступный язык для широкой аудитории.

«Меня всегда fascinированно, как мы извлекаем информацию из реальности — даже когда не можем полностью определить, что такое реальность», — говорит Карим Хасинин, аспирант Университета Хьюстона и участник SPARC. «Теория, по своей сути, это своего рода рассказ, и каждая модель — это лишь один из способов видеть мир. Я надеюсь научиться переводить сложные слои научного мышления в истории, понятные каждому, чтобы люди могли увидеть не только данные, но и чудо открытия.»

Хасинин разработал новый подход к пониманию нейтрино, который возник в результате его попыток преподавать физику студентам, чьи взгляды на эти космические фантомы отличались. Он стремится донести этот новый взгляд до широкой аудитории.

«Технические детали всегда будут на поверхности, но важно показать людям цель науки и то, как она формирует наш мир», — добавил он. «Наша повседневная жизнь зависит от технологий, а технологии зависят от науки. Через SPARC я приобрёл новый взгляд на то, насколько важно преодолевать разрыв между сложными исследованиями и пониманием общества — поскольку научная коммуникация действительно имеет значение.»

В своей исследовательской работе Хасинин использует компьютерные симуляции для изучения того, как нейтрино взаимодействуют с различными материалами. «Мы говорим генератору, сколько нейтрино мы хотим использовать и с каким материалом они должны взаимодействовать. Без взаимодействия нейтрино мы ничего о них не знаем. Мы должны глубоко понять что-то, прежде чем сможем понять, как это применить.»

В дополнение к Хасинину, Мегна Бхаттачарья, научный сотрудник в Ферми Национальной Активной Лаборатории (Fermilab), также активно исследует нейтрино, сосредоточившись на алгоритмах, способных идентифицировать нейтрино, выбрасываемые в космос, когда массивные звёзды достигают конца своей жизни и становятся сверхновыми.

С её работы предполагается значительная роль в развитии Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) — двух детекторов нейтрино, которые будут помещены в интенсивный поток триллионов нейтрино, находящихся на стадии разработки недалеко от Фермилаба, штат Иллинойс, и далёкого детектора в станцию Sanford Underground Research Facility (SURF) в Южной Дакоте.

«Эти инструменты предназначены для интеграции в DUNE и будут способствовать ответам на основные вопросы о развитии Вселенной, а также продвигать вычислительные методы в физике», — говорит Бхаттачарья. «Инструменты, разработанные для ответа на фундаментальные научные вопросы, часто приводят к более широким практическим применениям.»

Для Бхаттачарьи привлекательность SPARC заключается в возможности делиться своей работой с более широкой аудиторией и осознавать её влияние на общество.

«С нетерпением жду возможности развивать свои навыки как коммуникатора и защитника науки, чтобы не только учиться, как упростить сложные исследования в понятные истории, но и передавать восторг от своей работы», — заключила она.