Ученые в Антарктике нашли применение лишним нейтрино

Ученые, работающие с нейтринной обсерваторией IceCube, заявили, что ее можно использовать для измерения температуры верхних слоев атмосферы. Статья ученых еще не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.

IceCube представляет собой систему детекторов, расположенных в толще и на поверхности антарктического льда. Датчики призваны обнаруживать столкновение нейтрино с молекулами воды по мюонному следу. При этом большая часть мюонов (999 тысяч 999 из миллиона) является результатом взаимодействия молекул воды с космическими лучами.

Традиционно физики старались избавиться от данных о лишних элементарных частицах, поскольку они расцениваются как шум, однако новая работа заставляет пересмотреть эту позицию. Анализ данных позволил установить, что количество мюонов, попадающих в детекторы в толще льда связано с температурой в верхних слоях атмосферы.

Дело в том, что когда температура низкая, плотность воздуха в верхних слоях достаточно большая. Таким образом, космические лучи сталкиваются с молекулами с большей вероятностью. В результате детекторы на поверхности регистрируют больше мюонов. При этом, в свою очередь, меньше космических лучей попадает на лед, поэтому подледные датчики фиксируют меньше этих элементарных частиц. Когда температура растет, и плотность воздуха уменьшается, складывается противоположная ситуация.

По словам ученых, анализ показаний детекторов на поверхности и в толще льда позволяет получить достаточно точную картину о температурных изменениях в стратосфере. Ученые отмечают, что их данные (в теории) позволяют изучать тепловую динамику озоновой дыры, которая ежегодно образуется над Южным полюсом.