Подводный телескоп помог подтвердить теорию относительности

Попутно выяснилось, что телескопы такого рода дают очень качественные данные.

Физики масштабно проверили один из фундаментальных принципов теории относительности Эйнштейна. Для проверки использовался нейтринный телескоп ORCA, установленный на глубине 2.4 километра в Средиземном море.

Ученые проанализировали поведение 5828 нейтрино, некоторые из которых преодолели 12700 километров сквозь Землю. Эксперимент подтвердил существующие представления о законах физики, а чувствительность сравнительно небольшой установки оказалась сопоставима с возможностями крупнейших нейтринных обсерваторий мира.

Исследователи искали признаки нарушения лоренц-инвариантности, одного из основных положений современной физики. Согласно этому принципу, законы природы одинаковы независимо от направления и относительной скорости движения наблюдателя.

В то же время некоторые теории квантовой гравитации допускают существование микроскопической структуры пространства-времени, способной вызывать небольшие отклонения от обычных физических закономерностей. Обнаружение таких эффектов помогло бы физикам приблизиться к объединению общей теории относительности и квантовой механики.

Для поиска отклонений исследователи использовали нейтрино, возникающие при столкновениях космических лучей с земной атмосферой. Нарушение лоренц-инвариантности могло бы изменить характер превращений нейтрино, причем эффект должен усиливаться с увеличением расстояния, пройденного частицами.

Анализ показал, что нейтринные осцилляции соответствуют предсказаниям Стандартной модели — с физикой все еще все в порядке. Признаков нарушения принципа Эйнштейна обнаружено не было, зато ученые установили новые ограничения на величину возможных отклонений.

Телескоп ORCA входит в состав международного проекта KM3NeT, его детекторы закреплены на морском дне и оснащены стеклянными сферами со светочувствительными датчиками. Каждый модуль содержит 18 сфер, внутри каждой установлено по 31 датчику.

При взаимодействии нейтрино с веществом в воде могут возникать заряженные частицы, испускающие слабое голубое свечение. По зарегистрированным вспышкам ученые восстанавливают энергию и направление движения нейтрино. При этом сама Земля служит естественным фильтром, задерживая большинство других частиц.