В 1947 году, пока Понтекорво и Хинкс все еще занимались своими исследованиями, следы новой частицы (пиона) были обнаружены на фотоэмульсии, проявленной на вершинах гор в Пиренеях и Боливийских Андах. Ученые вскоре поняли не только то, что это – частица, существование которой предсказал Юкава, но и то, что пион превращается в мюон, – это позволяло объяснять, почему на более низких высотах обнаруживалась лишь последняя из этих двух частиц.
Пион также играет ключевую роль как в нейтринной астрономии, так и в экспериментальной физике нейтрино, поскольку он обеспечивает самый очевидный механизм создания высокоэнергетических нейтрино в ускорителях частиц – как рукотворных, так и космических. Когда протон ускоряется в электромагнитном поле, на Земле или в космосе, а затем сталкивается с какой-то другой частицей, такой как фотон или ядро атома, то в результате рождается пион.
Если этот пион не имеет заряда, он распадется на два гамма-луча (фотона). Если же он заряжен, то он может распасться одним из двух путей: либо на мюон и мюонное нейтрино, либо на электрон и электронное нейтрино. Поэтому мы вполне можем создать «нейтринную фабрику» на Земле. Для этого нам нужно каким-то образом направить рукотворный протонный пучок на цель или «поглотитель пучка», создающий пионы, а затем манипулировать заряженным пучком пионов и продуктами его распада так, чтобы создать чистый пучок нейтрино. Предполагается, что космические ускорители, такие как звездные скопления с активным ядром, остатки сверхновых и их потомки, будут ускорять протоны и другие ядра своим особенным образом. Эти частицы будут сталкиваться с космическими поглотителями пучка, создавая пионы, а вследствие этого и космические высокоэнергетические нейтрино, поиском которых и занимается IceCube.
В эти продуктивные годы Бруно Понтекорво с успехом жонглировал одновременно несколькими задачами. Они с Марианной, шведской женой Понтекорво, не только воспитывали детей, но и минимум четыре раза сменили место жительства. В 1948 году, отвергнув несколько предложений от ведущих университетов США и Италии, Понтекорво занял руководящую должность в британской национальной лаборатории прикладных ядерных исследований (Atomic Energy Research Establishment) в Харвелле, и семья отправилась в обратный путь через Атлантику.
К тому времени самым трудным из мячей, которые Понтекорво приходилось одновременно держать в воздухе, были подозрения властей в том, что они с Марианной – убежденные коммунисты. Как и многие итальянские интеллектуалы, Бруно вступил в коммунистическую партию в 1936 году, когда началась гражданская война в Испании. Он познакомился с Марианной в Париже, где работал с супругами Жолио-Кюри (также активными участниками коммунистического движения). В годы работы в Париже Понтекорво выступал против нацизма и фашизма. Его брат Джилло, получивший международное признание в качестве кинорежиссера (более