Fizikai įsitikinę — toks įrenginys Mėnulyje padėtų atskleisti didžiausias paslaptis

Vis giliau tiriant vidinius Visatos mechanizmus, sudėtingėja ir mūsų atliekami elementariųjų dalelių fizikos eksperimentai. Norėdami atskleisti smulkiausių subatominių dalelių paslaptis ir gauti patikimus rezultatus, fizikai privalo kuo labiau atšaldyti greitintuvus ir jutiklius, pašalinti iš jų kuo daugiau oro ir laikyti kuo ramiau.

Tad, fizikams kilo logiškas klausimas: o ką, jei visu tuo nereikėtų rūpintis ir elementariųjų dalelių eksperimentus atlikti Mėnulyje?

Šių metų pradžioje išankstinių publikacijų bazėje arXiv pateiktame pasiūlyme tvirtinama, kad Mėnulis – visai padori vieta užsiimti aukštųjų energijų fizika.

Visų pirma, ten šalta. Labai šalta. Ten nėra atmosferos ir vandens, galinčių pernešti šilumą iš vienos vietos į kitą. Naktį, kai Saulė slepiasi už horizonto, temperatūra nukrenta iki -180 °C (tipinių kriogeninių įrenginių Žemėje diapazonas). Dieną ten gerokai karščiau, paviršiuje temperatūra viršija 100 °. Tačiau, kaip matome iš Mėnulio kraterių šešėliuose randamo ledo, norint atvėsti, tereikia šešėlio – be oro ar vandens, tiesiogiai neapšviečiamos sritys lieka itin šaltos.

Tokių žemų temperatūrų fizikams reikia dėl kelių priežasčių. Dalelių greitintuvuose žemos temperatūros užtikrina, kad greitintuve elektringų dalelių srautams beveik šviesos greitį suteikiantys ir juos valdantys superlaidūs magnetai neprarastų savo superlaidumo ir neišsilydytų patys. Antra, kuo karštesnis jutiklis, tuo labiau judo jo molekulės, sukeldamos triukšmus, ir tuo sunkiau aptikti silpnučius subatominių dalelių signalus.

Dar vienas didžiulis Mėnulio privalumas yra tai, kad jame nėra bent kiek žymesnės atmosferos. Fizikai iš greitintuvų ir jutiklių privalo pašalinti visą orą – nesinorėtų, kad įgreitintos iki beveik šviesos greičio dalelės, užuot pataikiusios į taikinį ir suteikusios naudingos informacijos, rėžtųsi į klajojančias azoto molekules. O Mėnulyje vakuumas 10 kartų gilesnis, nei fizikams pavyko atlikti savo eksperimentuose Žemėje.

Ir galiausiai, kadangi dėl gravitacinio poveikio Mėnulis į Žemę visada atsisukęs ta pačia puse, dalelių srautą galima siųsti atgal į laboratoriją Žemėje, dideliu atstumu panaudojant, kad nereikėtų lyginti įrenginio.

Mėnulio neutrinų fabrikas

Perspektyviausias fizikos eksperimentas Mėnulyje galėtų būti neutrinų šaltinio paieška. Neutrinai – vaiduokliškai skvarbios mažos dalelės, neturinčios elektros krūvio ir beveik neturinčios masės. Dėl to jie per įprastą materiją gali skrieti, praktiškai to nejausdami – kiekvieną sekundę mūsų kūną perskrodžia šimtai milijardų neutrinų, o mes nieko nejaučiame.

Neutrinų medžioklės nepalengvina ir tokia neutrinų savybė, kaip gebėjimas skriejant keisti savo tipą, ar, šnekant fizikų žargonu, „aromatą“. Jei tarp neutronų generavimo ir stebėjimo yra didelis atstumas, neutrinai turi daugiau galimybių „pakeisti skonį“, ir galima geriau suprasti tokį jų elgesį. Mėnulis – idealus šaltinis: ji pakankamai toli, kad neutrinai galėtų nulėkti toli, tačiau pakankamai mažas, kad būtų galima užfiksuoti pakankamai neutrinų nuodugnesniam jų tyrimui (ir, jei kas, galėtume pataisyti kokius nors įrenginio nesklandumus).