Масатоси Косиба
Масатоси Косиба (小柴 昌俊, 19 сентября 1926 — 12 ноября 2020) был японским физиком. Он построил детектор, которым в 1987 году впервые были зарегистрированы нейтрино от сверхновой, и основал тем самым нейтринную астрономию. В 2002 году он получил Нобелевскую премию по физике.
Невероятный путь
В детстве Косиба заболел полиомиелитом, и у него осталась парализованной правая рука. Путь в армию, по которому пошли многие его одноклассники, был тем самым для него закрыт.
Он изучал физику в Токийском университете и окончил его с примечательно плохими оценками — обстоятельство, которое он позже охотно упоминал сам на докладах, вместе с аттестатом. Затем он уехал в Соединённые Штаты и в 1955 году защитил диссертацию в Рочестерском университете, где занимался космическими лучами.
В 1970 году он стал профессором Токийского университета.
«Камиоканде»: построен для неверного вопроса
В начале 1980-х годов Косиба добился постройки детектора, у которого была совсем иная задача, чем та, благодаря которой он прославился. Теории великого объединения предсказывали, что протоны распадаются, — крайне редко, но измеримо, если только собрать их достаточно много.
Название говорит само за себя: Kamioka Nucleon Decay Experiment, сокращённо Kamiokande. Три тысячи тонн воды в цинковом руднике, на 1 000 метров под землёй, окружённые примерно тысячей фотоумножителей.
Распад протона так и не был обнаружен. Он не найден по сей день.
Однако Косиба понял, что та же установка могла бы кое-что иное, если сделать её чувствительнее: измерять солнечные нейтрино — причём в реальном времени и с указанием направления, чего эксперимент «Хоумстейк» со своим хлорным баком не мог. Перестройка в Kamiokande-II была завершена в конце 1986 года.
23 февраля 1987 года
Несколькими неделями позже в Большом Магеллановом Облаке взорвалась звезда, примерно в 168 000 световых лет от нас. Это была первая видимая невооружённым глазом сверхновая с 1604 года.
Kamiokande-II зарегистрировал в этот день в течение 13 секунд одиннадцать нейтрино. Одновременно детектор IMB в соляной шахте в Огайо увидел ещё восемь, Баксанская обсерватория на Кавказе — пять. Вместе 24 события — и с ними новая область науки.
Временное совпадение едва ли можно переоценить. Будь перестройка закончена на полгода позже, никто бы ничего не увидел. Сам Косиба позже говорил, что в те дни он понял, как много в науке зависит от удачи — и как мало можно с этим поделать, кроме как быть наготове.
Примечательно и то, что показали эти события: нейтрино пришли за часы до света. Они покидают коллапсирующее ядро звезды сразу, тогда как свету приходится сперва пробиваться сквозь внешние оболочки. То, что звучит как противоречие, есть подтверждение модели коллапса ядра.
Солнечные нейтрино с направлением
Кроме того, «Камиоканде» решил вопрос, остававшийся открытым десятилетиями. Бак Дэвиса в Южной Дакоте считал атомы и давал сумму за недели. Действительно ли сосчитанные нейтрино приходили от Солнца, из этого прочесть было нельзя.
«Камиоканде» видел направление. И нейтрино приходили с направления Солнца. Тем самым проблема солнечных нейтрино окончательно стала проблемой физики, а не техники измерений.
Нобелевская премия и наследие
Нобелевскую премию 2002 года Косиба разделил с Реймондом Дэвисом — двое людей, чьи детекторы подступались к одной и той же загадке с двух сторон — и с Риккардо Джаккони за рентгеновскую астрономию.
Однако важнейшее его наследие — не измерение, а школа. Из его исследовательской группы вышел Такааки Кадзита, который в 2015 году сам получил Нобелевскую премию. А из «Камиоканде» вырос Super-Kamiokande, преемник которого Hyper-Kamiokande строится в настоящее время.
Косиба умер в 2020 году в возрасте 94 лет.
Связанные понятия
- SN 1987A — сверхновая
- Нейтринная астрономия — основанная область
- Такааки Кадзита — его ученик
- Реймонд Дэвис — его солауреат
Источники
- K. Hirata и др. (Kamiokande-II): Observation of a neutrino burst from the supernova SN1987A, Physical Review Letters 58, 1490 (1987).
- Нобелевский фонд: Нобелевская премия по физике 2002 года, обоснование и Нобелевская лекция Масатоси Косибы.