В рамках Года науки и технологий в России запустили самый крупный в Северном полушарии глубоководный нейтринный телескоп. Уникальная установка класса «мегасайенс» даст учёным беспрецедентные возможности для проведения геофизических, гидрологических и лимнологических исследований, изучения эволюции галактик и Вселенной, развития нейтринной астрономии и астрофизики.
Запуск телескопа осуществил министр науки и высшего образования Российской Федерации Валерий Фальков совместно с директором Объединённого института ядерных исследований Григорием Трубниковым, директором Института ядерных исследований РАН Максимом Либановым и ректором Иркутского госуниверситета Александром Шмидтом.
Что интересует исследователей?
Нейтрино — это название нейтральных фундаментальных частиц, не обладающих зарядом, имеющих маленькую массу и большую скорость, близкую к скорости света, а главное, очень слабо взаимодействующих с окружающим веществом. Учёные считают, что нейтрино могут долетать до Земли из недр рождающихся или умирающих галактик и различных экзотических звёздных объектов и нести информацию о процессах, происходящих в глубинах Вселенной. Всё это очень интересует исследователей. Для того чтобы получить ответы на главные вопросы астрономии и астрофизики, им необходимо изучать потоки нейтрино сверхвысоких энергий.
Благодаря запуску Байкальского глубоководного нейтринного телескопа эти исследования выйдут на новый уровень. Его строительство велось силами международной коллаборации на 106-м километре Кругобайкальской железной дороги. Проект реализовывался под руководством учёных из Объединённого института ядерных исследований и Института ядерных исследований РАН. Свой вклад также внесли специалисты из российских научных центров — Иркутского государственного университета, Нижегородского государственного технического университета, Санкт-Петербургского государственного морского технического университета и других, — а также учёные из Чехии, Словакии и Польши.
В чём преимущество нашей установки?
Получаемые на Байкальском глубоководном нейтринном телескопе данные будут формировать экспериментальную базу. Ещё на стадии его создания учёным удалось благодаря детекторам спрогнозировать 3-4 события от нейтрино высоких энергий. Тот факт, что детекторы «поймали» потоки нейтрино и выделили эти частицы из многократно превышающего уровня шумовых и фоновых сигналов, уже сам по себе является научным достижением мирового уровня.
Запуск телескопа решает ключевую задачу формирования мировой нейтринной сети: создание в Северном полушарии детектора, который был бы сравним по чувствительности с детектором IceCube, который размещён на Южном полюсе. Эффективный объём Байкальского нейтринного телескопа сравняется с объёмом IceCube уже в 2021 году, а в последующие годы превзойдёт его. Совместная работа этих двух установок, а также других телескопов, входящих в Глобальную нейтринную сеть, существующую с 2013 года, позволит вести поиск источников нейтринного излучения на всей небесной сфере.
Байкальский телескоп установлен на расстоянии 3,5 км от берега на глубине от 750 до 1300 м. По сравнению с другими у него есть такое важное преимущество, как физические характеристики рабочей среды: байкальской воды. Благодаря её прозрачности можно с высокой точностью определять направление нейтрино. Угловое разрешение нашего телескопа в несколько раз лучше, чем у IceCube. Такие характеристики дают великолепные возможности для исследований в области нейтринной астрофизики и астрономии высоких энергий. А толщина льда, которым озеро покрыто в течение февраля и марта, позволяет осуществлять сборку элементов глубоководного телескопа в зимний период со льда, что упрощает монтаж новых детекторов.
Как это всё выглядит?
Сложность исследования нейтрино в том, что их очень сложно уловить. Первые успешные результаты появились в 1970-е. Детекторы Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, расположенной в толще горы Андырчи в Кабардино-Балкарии, одними из первых зарегистрировали частицы, летящие от Солнца и вспышек сверхновых. Но для того, чтобы поймать нейтрино более высоких энергий, необходимо было использовать чистую воду природных водоёмов. Так появилась первая версия Байкальского нейтринного телескопа, строительство которой началось ещё в 1990 году. А тот телескоп, что запустили сейчас, является модифицированной версией.
Он относится к установкам класса «мегасайенс». Такие проекты расширяют международное сотрудничество, привлекают молодых учёных и подтверждают статус России как ведущей научной державы, что соответствует целям и приоритетам нацпроекта «Наука».
Байкальский нейтринный телескоп представляет собой систему глубоководных станций (вертикальных гирлянд) и стальных тросов, прикреплённых ко дну озера якорями. Выше, на глубине 20 метров, система поплавков поддерживает гирлянду в вертикальном положении. К тросу подвешены 36 оптических модулей. Также есть 4 электронных модуля, обеспечивающих электропитание, сбор данных, калибровку, синхронизацию и управление телескопом, и 3-4 гидроакустических модуля (модема) для точного позиционирования оптических модулей в водной среде. Глубоководные станции объединены в кластеры, и каждый из них соединён кабелем с Береговым центром, где дежурные операторы и электрики ведут круглосуточный контроль работы телескопа.
Одновременно с запуском нейтринного телескопа на Байкале состоялось подписание меморандума о совместном развитии проекта. Свои подписи под ним поставили министр науки и высшего образования Валерий Фальков и директор Объединённого института ядерных исследований Григорий Трубников. Документ подтверждает совместные намерения по поддержке существующих и созданию новых крупных физических экспериментальных установок, а также укрепление международного научно-технического сотрудничества.
