Это еще одно очень важное явление в физике элементарных частиц, которое называется осцилляциями. До сих пор до конца было не ясно, есть у нейтрино масса или нет. Все эксперименты показывали и показывают, что она очень и очень маленькая. Но есть эта малость или нет – вопрос принципиальный. Нейтрино с нулевой массой никогда не могут превращаться из одного сорта в другой (электронное в мюонное, например), это запрещают законы физики. Если же масса есть, хоть и крошечная, то такие превращения становятся возможными. А это важно вот почему. Уже почти полвека физики пересчитывают количество нейтрино, прилетевших к нам от Солнца. Конечно, пересчитывают они далеко не все, а лишь крошечную толику тех, что взаимодействуют в веществе земных экспериментальных установок. Астрономы, в свою очередь, рассчитывают, сколько нейтрино должно прилететь к нам от Солнца, где они рождаются в термоядерных реакциях. Так вот, экспериментаторы регистрируют в два с лишним раза меньше, чем предсказывают теоретики.

Это расхождение долгие годы служило причиной распрей: теоретики требовали мерить получше, а экспериментаторы – считать потщательней, но результат оставался неизменным. Потом была выдвинута гипотеза осцилляций: на Солнце рождаются электронные нейтрино, а по пути на Землю часть из них превращаются в мюонные, которых не видят установки экспериментаторов, настроенные на электронные нейтрино. Прекрасное объяснение, но для его торжества у нейтрино должна быть масса, чего доказать никому не удавалось. Японские физики доказали, что осцилляции есть в земном эксперименте. Правда, эксперимент пришлось сделать достаточно внушительный. Называется он К2К. На японском ускорителе КЕК формируется пучок нейтрино и направляется через поверхность Земли на расстояние 250 километров в другой известнейший японский эксперимент – Суперкамиоканде. Последний – это огромнейшая бочка с 250 тысячами тонн воды, которая упрятана под землю и предназначена для ловли нейтрино, приходящих к нам от других звезд. Но этот нейтринный телескоп решили использовать и в земных нуждах.

В целях краткости не будем описывать, сколь сложно прицеливаться пучком невидимых и неуловимых частиц на расстоянии 250 километров, скажем лишь, что японцам удалось это сделать. Не менее важно было доказать, что регистрируются нейтрино от ускорителя, а не с небес. Для этого нейтрино посылались из ускорителя не сплошным потоком, а короткими импульсами. Время регистрации событий точно совпадало со временем посылки пучка плюс, естественно, некоторая добавка, необходимая на то, чтобы пролететь 250 километров от ускорителя до детектора. Эксперимент начался в июне 1999 года. В том же месяце удалось зарегистрировать первое взаимодействие нейтрино (как вы помните, они взаимодействуют с веществом очень слабо, подавляющая часть пролетает бак Суперкамиоканде насквозь, и лишь миллиардная доля взаимодействует с ядром одного из атомов в молекуле воды). До марта 2000 года установка зарегистрировала 17 событий, а расчеты теоретиков ускорителя давали цифру 29. В этом земном эксперименте есть принципиальное отличие от слежения за солнечными нейтрино: теоретики точно знают, сколько нейтрино было пущено из ускорителя, они могут достаточно точно подсчитать, сколько их долетело до Суперкамиоканде и сколько там провзаимодействовало. Конечно, возможны неточности в 5-10 процентов, но никак не разы. А сколько нейтрино долетает от Солнца, неизвестно. Есть лишь расчеты по модели Солнца. Если их мало долетает, то может быть неверна модель? В японском эксперименте все сомнения были устранены.