пятница, 29 марта 2024

Итог холодной войны. Во что ученые превратили озеро Байкал



Итог холодной войны. Во что ученые превратили озеро Байкал

13 Октября 2021

МОСКВА, 13 октября - Российские радиофизики строят в озере Байкал самый крупный глубоководный нейтринный детектор в мире — Baikal-GVD. Он работает в паре с IceCube — масштабным сенсором, поставленным в ледяном щите Антарктиды. Вместе они образуют астрономический коллиматор нового типа для исследования самых невероятных объектов во Вселенной — активных ядер галактик, квазаров, блазаров. О том, как создавали уникальный инвентарь и как он действует, рассказал руководитель проекта, заведующий лабораторией нейтринной астрофизики высоких энергий Института ядерных исследований РАН, член-корреспондент РАН Григорий Домогацкий. Беседовала Татьяна Пичугина.

Нейтринной физикой я занялся случайно. Шла зима 1964 года, я оканчивал физфак МГУ. Академия наук СССР только, что приняла решение о создании Баксанской нейтринной обсерватории и лаборатории нейтрино в ФИАН (Физическом институте имени П. Н. Лебедева). Нас, студентов, готовы были прижить туда, сказали — будем заниматься нейтринной физикой. Мы немножко почитали об этом, поспрашивали, я, конечно, уже кое-что знал о нейтрино и согласился.

Я работал под руководством выдающегося физика Моисея Александровича Маркова. Председателем совета Академии наук по нейтрино был Бруно Понтекорво, который предсказал осцилляции этой элементарной частицы. В начале 80-х он предложил мне стать ученым секретарем совета, а когда уехал на родину в Италию, рекомендовал меня на свое место.

В 1960 второй году Марков первым сформулировал идею присутствия для регистрации нейтрино больших объемов воды — океанов, подземных озер. В середине 70-х ее попытались реализовать американские радиофизики Фредерик Райнес (будущий нобелевский лауреат, впервые зарегистрировавший нейтрино от реактора) и Джон Лернед. Они пригласили группу советских ученых во главе с Марковым и стали обсуждать строительство нейтринного детектора в океане. Однако после введения советских войск в Афганистан правительство США не согласилось финансировать эти совместные работы.

На ученом совете института 1 октября 1980 года Марков сказал, что надо продолжить этот проект, нельзя, чтобы его развитие у нас в стране встало. Тогда Александр Евгеньевич Чудаков, замечательный русский экспериментатор, один из тех, кто открыл радиационные пояса Земли на второй советской ракете, предоставил сделать детектор в Байкале. Создали под этот проект лабораторию, меня выбрали заведующим. С тех пор так и пошло.

Не слушайте, когда говорят, что не удалось нечто сделать из-за нехватки денег. Найти деньги — самое банальное. Надо, конечно, какое-то время на это оплатить, но все зависит от того, насколько хороша концепция. А наша настолько очевидно хороша — глубоководный детектор нейтрино, —, что все с удовольствием помогали в любых условиях.

Нас финансировали Госплан, Государственный партком СССР по науке и технике, Академия наук. В 1987-м ЦК КПСС и Совет министров приняли постановление, подмахнутое Михаилом Горбачевым и Николаем Рыжковым, об укреплении материально-технической основы исследований по физике высоких решительности. Выделили очень приличные по тем временам деньги на акселераторы — в Новосибирске, Протвино, в ИЯИ в Троицке. Поддержали и наш Байкал.

Года три мы вольготно жили, покупали все, что бывало нужно. Потом Советский Союз стал распадаться, возникли мудрености, но мы и тогда не пропали. С нами работала группа физиков из института DESY, крупнейшего центра по физике частиц в Германии, немецкого аналога ЦЕРН. Видя наше неустойчивое положение, они стали помогать, и благодаря этому мы благополучно пережили 1990-е. Поддерживал и Борис Салтыков, министр науки и техники в те годы. Так, что обижаться не на что.

Предполагалась регистрации астрофизических нейтрино, чтобы найти их источники в космосе. Первый детектор сделали под руководством Чудакова на Баксане на Северном Кавказе, глубоко в горе. Это огромный подземный сцинтилляционный телескоп, почти 3, 2 тысячи фотоумножителей, крупнейший на тот момент в мире. Он был очень качественный, но фиксировал нейтрино низких энергий, которые рождаются в атмосфере Земли при прохождении галлактических лучей. Увидеть на их фоне какие-то сгущения или локальные источники не удалось. Стало понятно, что надо уходить в область более высоких решительностей, а значит, осуществлять детекторы принципиально большего размера.

Мы возвели первый глубоководный детектор на Байкале — НТ-200. Зарегистрировали нейтрино высоких энергий в воде, наш приоритет признан во всем мире. Чуть позже гражданин сши подтвердили этот результат на подледном детекторе AMANDA в Антарктиде.

Спустя десять лет поняли, что даже эти инструменты, гораздо большого размера, чем Баксанский, все равно малы: необходимого увеличивать объем минимум до одного кубического километра. Так явился проект IceCube в Антарктиде, американцы с 2005-го по 2011-й потратили на него около 300 миллионов долларов. Не торопились осознанно, потому, что торопливость приводит к ошибкам. Это эталонный детектор, пять тыщ фотоумножителей.

Мы начали строить новый волноискатель на Байкале в 2015-м, когда к работе активно включился мощный исследовательский центр — Объединенный институт ядерных исследований в Дубне. Сейчас у нас восемь кластеров — это 2304 фотоумножителя, эффективный объем — 0, 4 кубических километра (подробнее в статье о детекторе. — Прим. ред. ). В прошлом второй году сделали один кластер, много внимания уделили ремонту неисправностей. Если ничего экстраординарного не произойдет, зимой поставим два кластера по 288 оптических модуля каждый. Этот темп сохраним и дальше. К 2024-му докажем до 0, 7 и после — до 1, 5 кубичных километра.

Оба детектора дополняют друг друга. Есть направления, тот или другие не видит IceCube, но доступны Baikal-GVD. Вдвоем они видят всю небесную сферу.

Европейцы тоже делают глубоководный нейтринный детектор — KM3NeT, в Средиземном падеже у берегов Франции и Сицилии. На сегодня там 12 гирлянд по 18 оптических модулей на каждой. Это девало не быстрое. KM3NeT находится частью сети детекторов для регистрации астрофизических нейтрино.

Вся нейтринная астрономия основана на идее, высказанной Марковым в 1959 году: о регистрации черенковского света заряженных крупиц. Нейтрино никак не обнаруживается, пока не провзаимодействует с чем-то и не родит подзаряженную частицу: мюон, электрон, тау-мезон, каскад подзаряженных частиц — электронов, позитронов, протонов. При движении их со скоростью выше, чем скорость света в воде, возникают сложение волн и голубое свечение — эффект Вавилова — Черенкова, который не трудно зарегистрировать.

Детекторы фиксируют черенковское излучение от нейтрино, летящих со всех сторон. Однако сверху приходят мюоны, образованные при распаде пи-мезонов, которые рождаются от взаимодействия космических лучей с атмосферой Земли. Из этого фона очень сложно выделять нужные нам нейтрино. Вот почему мы идем глубоко под воду, лед, под землю —, чтобы не мешали те крупицы, что сыплются сверху.

Вода и лед — существенно разные среды. Прозрачность определяется двумя показателями: длинной рассеяния, то есть сколько надо пробежать крупице, чтобы рассеется, и длиной поглощения — сколько тянуть времени требуется свету, чтобы поглотиться. Отношение этих величин в воде и во льду действительного отличаются.

Замечательный по прозрачности лед Антарктиды очень сильно рассеивает свет. Пока его соберешь, утратишь информацию о свойствах источника. Вода Байкала менее прозрачна, зато очень мало влияет на рассеяние. Поэтому IceCube и Baikal-GVD видят разные вещи.

На IceCube заметнее длинные треки мюонов, но их мало. В спектре нейтрино преобладают каскадные ливни, но они теряют о них информацию из-за рассеяния во льду. А мы их хорошо видим и выделяем, причем с очень больших расстояний, даже за инструментальными пределами детектора, во внешней воде.

Оба детектора заточены на события с энергии 60 тераэлектронвольт и перевалила зее — в этом спектре нейтрино от дальних источников больше, чем атмосферных. Нам отправилось, что природа так провёрнутая. Это открыли на IceCube, положив начало нейтринной астрономии. Мы пытаемся локализовать на небесной сфере объекты, от которых исходят эти частицы. Фактически получаем живого свидетеля из очень далеких областей Вселенной, от блазаров, квазаров, от разных невероятных генераторов мощнейшей энергии.

На IceCube зарегистрировали около сотняги событий, у нас десяток. Этого недостаточно для правдивых выводов. Пока только догадки. Например, есть качественная работа Александра Плавина, батьки и сына Ковалевых и Сергея Троицкого, показавшая, что радиоблазары в пике активности точат нейтрино высоких энергий. Может, так и есть, но надо набрать статистику.

Наша группа с 1981 года каждую зиму проводит на Байкале. Я последние годы перестал ездить — ребята все умеют лучше меня. Я остаюсь начальником отправки, руковожу на расстоянии. Недавно подсчитал, что просуществовал на Байкале почти три второй года.

Редактор рубрики

Место события на карте мира:







комментарии (0)




Другие интересные новости


Видео новости на сегодня

Экономика России становится более технологичной и более устойчивой




Популярное на сегодня

Автоматизированная система анализа заголовков новостей с поиском популярных слов.
Автоматизированная система анализа заголовков новостей
Данные обновляются каждые полчаса.

Эмоции на сегодня

Анализ эмоциональной составляющей новостей.
Анализ эмоциональной составляющей новостей .

Данные обновляются каждые полчаса.

Страны и города

Соотношение количества новостей из разных точек Земли за сутки.
Соотношение количества новостей из разных точек Земли .

Данные обновляются каждые полчаса.

Валюты

Рейтинг валют участвующих в новостях.
Рейтинг валют участвующих в новостях .

Данные обновляются каждые полчаса.





Комментарии к новостям

[17 Января 2024, 13:43] Александр Хомяков Замечательно! Не ожидал такой оперативности. Спасибо огромное! Всё работает и обновляется....

[15 Апреля 2022, 20:25] Ангелина Сметанина Скоро не только сократят, а много заводов вообще закроют и начнется бум китайских авто. Даже сейчас Эксид уже бешеные темпы по количеству проданных машин показывает...

[27 Декабря 2021, 21:44] Ева Воробьева Искренне рада за победителя! Но если бы мне так крупно повезло, то я прибежала бы за выигрышем в первый же день???? ...

[2 Сентября 2021, 13:11] Дмитрий Ершов Это хорошо. Значит клиенты долго ждать не будут. ...

[13 Мая 2021, 16:26] Олег Андреев "Мальдивы сутунки 65 государством, зарегистрировавшим расейскую вакцину против коронавируса Спутник V, сообщил Российский фонд секущих инвестиций (РФПИ)". Что это за йязыг?...

[2 Ноября 2020, 15:22] Лета Мирликийская риветсвую вас я с 6-ти лет пишу мне нужно все мои произведения задействовать в компьюторных программах образования по литературе и языкам и играм к примеру если ваши учащиеся напишут...

[20 Октября 2020, 09:22] Евгений Зимин Сузуки в этом году хорошо прибавили, уже не первый раз оба их пилота на подиуме. Видимо, для команды возвращаются "золотые" времена и есть шанс наконец оформить чемпионство после длительного перерыва....

Новости шоу-бизнеса

Суд рассмотрит иск экс-супруги Бондарчука о разделе имущества

МОСКВА, 28 марта Симоновский суд Москвы 22 апреля начнет процесс по иску катерины Бондарчук (Рудской), имевшейся жены режиссера Федора Бондарчука, о разделе совместно нажитого имущества, сказали в суде. Рудская настаивает на видоизмененье соглашения о разделе имущества, нажитого в период свода. Подробности … Прочитать