Гигантский нейтринный телескоп заработает в марте 2021 года на озере Байкал, с его помощью российские ученые рассчитывают разгадать тайну происхождения Вселенной. Прибор улавливает высокоэнергетические нейтрино — частицы, которые попадают на Землю из глубокого космоса и несут ценную информацию. Как охотятся на призрачную частицу и почему в этом помогает байкальская вода?
Как работает телескоп на дне Байкала
В мире существует всего несколько нейтринных телескопов. Уникальная глубоководная установка на Байкале станет крупнейшей в Северном полушарии, рассказал в интервью ТАСС директор Объединенного института ядерных исследований, академик Российской академии наук Григорий Трубников.
Прибор представляет собой нейтринный детектор, расположенный в озере на расстоянии 3,6 километра от берега и на глубине более километра. Нейтрино — это мельчайшие незаряженные частицы, которые образуются во время ядерных реакций и перемещаются со скоростью света, при этом из-за своей нейтральности они крайне неохотно взаимодействуют с окружающим миром.
Телескоп состоит из кластеров — каждый формируется из восьми вертикально подвешенных гирлянд, на которых висят стеклянные оптические модули. На каждой гирлянде по 36 таких модулей с приборами внутри. После запуска установки кластеры будут занимать на глубине пространство, равное кубическому километру.
Самая важная часть телескопа — оптические модули,
напоминающие стеклянные шары. Внутри каждой сферы находится
фотоэлектронный умножитель, погруженный в специальный гель. В модуле также есть
источник высокого напряжения, датчики и устройства контроля. Чтобы защитить
приборы от магнитного поля, их оснащают экраном из пермаллоя — сплава железа и
никеля.
По словам Трубникова, установка будет исследовать потоки нейтрино, «прошивающие» Землю с Южного полюса и выходящие в Северном полушарии. Данные байкальского телескопа и крупнейшей на сегодня международной установки IceCube в Антарктиде создадут объемную картину пронизывающих планету потоков сверхэнергичных частиц.
«Кроме того, ведь такие нейтрино из космоса, а также нейтрино, рождаемые в недрах нашей Земли, являются еще и своеобразным томографом нашей планеты. Плюс ко всему, этот телескоп является и элементом мониторинга экосистемы самого озера Байкал», — подчеркнул ученый.
Зачем охотятся на нейтрино
Космические нейтрино высоких энергий открыли в 2013 году — размещенный в толще антарктического льда детектор IceCube впервые зарегистрировал частицы с энергией выше 1000 ТэВ. За годы исследований в Южном полушарии «поймали» порядка 100 астрофизических нейтрино высоких энергий.
Нейтрино считается идеальным носителем космической информации — эта частица не отклоняется магнитными и электрическими полями, почти ничем не поглощается. Например, через наше тело за секунду пролетают триллионы таких частиц с разной энергией. Источниками высокоэнергетических нейтрино могут быть черные дыры, взрывы сверхновых звезд, активные ядра галактик.
Ученые полагают, что именно нейтрино расскажут человечеству историю возникновения Вселенной, расширят понимание эволюции звезд, процессов создания химических элементов, возникновения темной материи и темной энергии. Но чтобы узнать эту информацию, предстоит освоить успешную «ловлю» этих частиц и расшифровку данных.
Нейтринный телескоп Baikal-GVD регистрирует так называемое черенковское излучение — слабое свечение, которое возникает в воде или другой прозрачной среде благодаря заряженным частицам. Байкальская вода славится своей чистотой, поэтому приборы смогут уловить даже очень слабые возмущения из-за прилетающих из космоса нейтрино.
Черенковское излучение — это свечение воды, возникающее в случае, если заряженная частица движется в воде со скоростью больше, чем скорость света в жидкости. При прохождении нейтрино сквозь толщу воды есть шанс, что неуловимая частица «выдаст» себя таким свечением.Первые результаты обнадеживают — байкальский комплекс уже успешно регистрирует нейтрино высоких энергий. После запуска всех кластеров охоту на «космических призраков» поставят на поток. Астрофизики уверены, что уникальная вода Байкала позволит собрать достаточный массив данных, который расширит наши знания о Вселенной.
