На Байкале запустят уникальный глубоководный нейтринный телескоп

ИРКУТСК, 12 мар — РИА Новости. Самый крупный в Северном полушарии глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD — уникальная "меганаучная" установка, необходимая для исследований Вселенной и создания новой астрономии и астрофизики, — будет запущен в пятницу на Байкале.

Этот телескоп даст ученым беспрецедентные возможности для проведения геофизических, гидрологических и лимнологических исследований, изучения эволюции галактик и Вселенной, отметили в Министерстве науки и высшего образования России. В церемонии запуска, как ожидается, примут участие глава Минобрнауки Валерий Фальков, директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна, Московская область) академик Григорий Трубников и другие. Это событие станет одним из ключевых мероприятий в рамках проходящего в России Года науки и технологий.

О чем расскажут нейтрино

Новый телескоп даст ученым возможности, которых нет у огромных наземных обсерваторий и их "коллег", размещенных в космосе. Как поясняют сами исследователи, во-первых, такие телескопы не все могут разглядеть, ведь из плотных и горячих областей Вселенной свет может не выбраться, а если все же выберется, то сильно изменится.

Во-вторых, чтобы оптическим телескопам было куда смотреть, их нужно навести на точный "адрес", а это долгий и тщательный процесс. Но надежными "наводчиками" на космические "адреса" как раз являются нейтрино — это нейтральные частицы, у которых нет заряда, малая масса, скорость, близкая к скорости света, и они очень слабо взаимодействуют с окружающим веществом. Ученые считают, что нейтрино могут без существенных изменений долетать до Земли из недр рождающихся или умирающих галактик и различных экзотических звездных объектов и давать информацию о том, что и где происходило во Вселенной миллионы и даже миллиарды лет назад.

Поэтому для того, чтобы ответить на главные вопросы астрономии и астрофизики об эволюции галактик и Вселенной, ученым необходимо исследовать потоки нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников.

Почему на Байкале?

Это озеро оказалось очень подходящим для размещения нового телескопа. Дело в том, что для ловли нейтрино нужен большой объем максимально прозрачного вещества, с которым они взаимодействуют. Кроме того, телескоп надо защитить от различных фоновых процессов. Поэтому Байкал пригодился как нельзя лучше.

Первая версия Байкальского нейтринного телескопа появилась еще в СССР — его строительство стартовало в 1990 году. Нынешний телескоп относится к новой, модифицированной версии. Его сооружение началось в 2015 году.

Строительство Байкальского глубоководного нейтринного телескопа велось на 106-м километре Кругобайкальской железной дороги силами международной коллаборации. Проект развивался под руководством исследователей из ОИЯИ и Института ядерных исследований РАН. Свой вклад также внесли ученые и инженеры из российских научных центров (Иркутский государственный университет, Нижегородский государственный технический университет, Санкт-Петербургский морской государственный технический университет и другие) и ученые из Чехии, Словакии и Польши.

Новая установка состоит из системы глубоководных станций (вертикальных гирлянд) и стальных тросов, прикрепленных ко дну озера якорями. Наверху, на глубине 20 метров, система поплавков (кухтылей) поддерживает гирлянду в вертикальном положении. К тросу подвешены 36 оптических модулей на расстоянии 15 метров друг от друга. Также есть четыре электронных модуля, обеспечивающих электропитание, сбор данных, калибровку, синхронизацию и управление телескопом, и три-четыре гидроакустических модуля (модема) для точного позиционирования оптических модулей в водной среде.

Глубоководные станции объединены в кластеры. Каждый из них соединен оптоэлектрическим кабелем с береговым центром, где дежурные операторы и электрики ведут круглосуточный контроль за работой телескопа.

Мировая нейтринная сеть

Получаемые на Baikal-GVD данные сформируют экспериментальную базу исследований проблем астрономии и астрофизики элементарных частиц. Еще на стадии создания телескопа благодаря его детекторам ученым удалось спрогнозировать три-четыре события от нейтрино высоких энергий астрофизической природы в 2021-2022 годах. Тот факт, что детекторы "поймали" потоки нейтрино и выделили эти частицы из многократно превышающего уровня шумовых и фоновых сигналов, уже является научным достижением мирового уровня.

Запуск телескопа на Байкале решает ключевую задачу формирования мировой нейтринной сети — создание в Северном полушарии детектора, сравнимого по чувствительности с американским детектором IceCube, ловящим нейтрино на Южном полюсе. Ожидается, что эффективный объем Байкальского нейтринного телескопа сравняется с IceCube уже в 2021 году, а в последующие годы и превзойдет его. Совместная работа двух этих установок, а также других телескопов, входящих в глобальную сеть, существующую с 2013 года (установки ANTARES, KM3NeT, IceCube, Baikal-GVD), позволит вести поиск источников нейтринного излучения на всей небесной сфере.

По сравнению с другими телескопами главными преимуществами Байкальского нейтринного телескопа являются физические характеристики рабочей среды — байкальского льда. Они позволяют восстанавливать события основного типа — сопровождаемые каскадами заряженных частиц с угловым разрешением порядка четырех градусов. При этом достигаемая точность в IceCube — примерно десять-пятнадцать градусов. Это значит, что угловое разрешение российского телескопа в несколько раз лучше. Появление телескопа с такими характеристиками открывает беспрецедентные возможности для исследований в области нейтринной астрофизики и астрономии высоких энергий.