31 января 2015 года физики из 13 стран на встрече в японском городе Кашива учредили протоколлаборацию, которая займется проектированием самого большого в мире нейтринного детектора. Сообщение об этом появилось в журнале Science.
Будущий приборный комплекс станет наследником во втором поколении детектора Kamiokande, который в 1983 году был установлен на большой глубине в шахте Мозуми неподалеку от города Камиока в префектуре Гифа на острове Хонсю. Изначально он предназначался для поиска самопроизвольного распада протонов на более легкие частицы, предсказанного теориями Великого Объединения сильного и электрослабого взаимодействий. Имя детектора возникло как аббревиатура названия проекта Kamioka Nucleon Decay Experiment. Он представлял из себя цистерну с 3000 тонн сверхчистой воды, на внутренних стенках которой была установлена тысяча фотоумножителей. Они должны были регистрировать черенковское излучение, возникающее при пролете через воду быстрых заряженных частиц, родившихся при распаде протона.
Этот эксперимент дал нулевой результат, однако детектор вскоре был использован в ином качестве. После ряда модификаций его стали с успехом использовать для поиска нейтринных потоков космического происхождения. Нейтрино достаточно высоких энергий могут выбивать электроны с атомных орбит и сообщать им скорости, превышающие скорость света в воде. Такие электроны тоже генерируют черенковское излучение, которое регистрируется фотоумножителями. Более того, нейтрино могут взаимодействовать и с ядрами — опять-таки с рождением черенковских электронов. Модифицированный детектор Kamiokande-II не только позволил измерить к 1989 году плотность потока солнечных нейтрино, но и дал возможность зафиксировать нейтрино, сопровождавшие вспышку сверхновой в Большом Магеллановом облаке, свет от которой дошел до Земли в конце февраля 1987 года. За эти достижения инициатор и руководитель эксперимента Масатоши Кошиба в 2002 году был удостоен Нобелевского премии по физике, которую он разделил с Рэймондом Дэвисом и Риккардо Джиаккони.
Следующим шагом японских охотников за нейтрино стало создание однотипного, но куда более мощного детектора Super- Kamiokande (или Super-K). Он был запущен в 1996 году и действует до настоящего времени. Его цилиндрический танк из нержавеющей стали вмещает 50 тысяч тонн воды, а число фотоумножителей после ряда модификаций доведено до 13 тысяч. На нем тоже были получены важнейшие результаты в области нейтринной физики и нейтринной астрономии. Он также был и остается самым чувствительным в мире детектором протонных распадов. Такие распады все еще не удалось обнаружить, однако собранные в ходе работы детектора данные в прошлом году позволили установить, что нижняя граница времени жизни протона составляет 5,9х1033 лет.
Детектор следующего поколения, у которого уже есть свой интернет-сайт, решено назвать Hyper-Kamiokande (Hyper-K). Он будет иметь два водяных танка овального сечения длиной 250 и высотой 48 метров, заполненных миллионом тонн воды. Детектор оснастят девяноста девятью тысячами высокочувствительных фотоумножителей и новейшей электроникой. Согласно расчетам, он будет работать в 20 раз эффективней, нежели Super-K, и потому в течение пяти лет накопить столько же данных, сколько Super-K смог бы собрать за столетие.
Члены протоколлаборации рассчитывают в основном завершить проектирование нового детектора к концу нынешнего года. Они надеются, что при благоприятных условиях работа над «железом» начнется в 2018 году, а семью годами позже детектор выдаст первые результаты. Они намерены продолжить поиск протонных распадов, уточнить массы нейтрино трех различных ароматов (пока известно только, что их сумма скорее всего не превышает 0,23 эВ) и измерить степень нарушения CP-инвариантности в осцилляциях между нейтрино и антинейтрино. Кроме этого, новый детектор, как и его предшественники, будет работать в качестве нейтринного телескопа.
Но, конечно, все упирается в деньги. Стоимость сооружения Hyper-K сейчас оценивается примерно в 800 миллионов долларов, но скорее всего встанет гораздо дороже. Будут ли получены эти средства, пока неясно.
