Учёные Института ядерных исследований РАН совместно с российскими и зарубежными коллегами во время экспедиции на озеро Байкал ввели в строй третий кластер создаваемого глубоководного нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба Baikal-GVD.

Ученые также провели работы по устранению выявленных недостатков на двух ранее установленных кластерах, после чего установки были объединены в единую систему сбора и обработки данных.

Телескоп Baikal-GVD предназначен для исследования природного потока нейтрино высоких энергий. Нейтрино, пройдя атмосферу или сквозь толщу Земли, может с некоторой вероятностью провзаимодействовать в воде озера Байкал и породить каскад заряженных частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью в среде. Такие частицы излучают «черенковский свет», который регистрируется оптическими модулями установки. Расположение оптических модулей на известных расстояниях друг от друга в водной среде и быстродействие регистрирующих систем позволяют измерять задержки прихода световых импульсов между оптическими модулями и по задержкам восстанавливать место событий и траектории движущихся частиц с угловой точностью до долей градусов.

Так как траектории заряженных и первоначальных частиц (нейтрино и мюонов) практически совпадают, а нейтрино в космическом пространстве движется по прямолинейным траекториям от источника практически без потери энергии, то большие глубоководные нейтринные телескопы после достижения определенных размеров позволят открыть эру нейтринной астрономии. То есть изучать структуру и процессы Вселенной на расстояниях, которые не доступны никаким другим способам и инструментам.

Свойства байкальской воды и совокупность других сопутствующих обстоятельств дают возможность создания уникальной в мировой практике по чувствительности и угловому разрешению установки, открывающей новые горизонты в астрономии и астрофизике. Первый шаг сделан – создан нейтринный телескоп из трех кластеров с эффективным объемом 0,15 кубических километров и созданы все предпосылки для наращивания объема больше кубического километра.

Оптический модуль состоит из прозрачной стеклянной сферы, выдерживающей давления до 600 атмосфер, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) с диаметром фотокатода 25 см, преобразующего световые импульсы в поток электронов, магнитного экрана, защищающего ФЭУ от изменений магнитного поля земли, оптического геля, выполняющего роль согласующего слоя для устранения отражений от стеклянных поверхностей и скрепляющего все элементы внутри стеклянной сферы, плат электроники и герметичного разъема для связи внутренних устройств и внешних управляющих модулей. Модули осуществляют электропитание, ввод управляющих сигналов, вывод аналоговых сигналов от ФЭУ, калибровку и синхронизацию работы всех элементов телескопа.

Оптические модули крепятся на расстояниях 20 м друг от друга на вертикальных кабель-тросах на глубине от 1300 до 650 м. Каждый из 12 ОМ образуют секцию и подключены кабелем к центральному модулю секции, где аналоговые сигналы оцифровываются и поступают в управляющие модули гирлянды. Гирлянда состоит из трех секций (36 ОМ). 8 гирлянд образуют кластер. Гирлянды располагаются в вершинах правильного семиугольника на расстоянии 60 м друг от друга и одна гирлянда в центре семиугольника. Расстояние между центрами аналогичных кластеров 300 м. Между кластерами располагается импульсный источник света на основе полупроводникового лазера для проверки работоспособности системы из трех кластеров в целом. На каждой гирлянде располагается по 3-4 гидроакустических модема, которые вместе с расположенными у дна и жестко закрепленными модемами с известными координатами образуют гидроакустическую систему определения координат оптических модулей с точностью не хуже 20 см, что необходимо для восстановления траекторий движения светящихся частиц.

В состав телескопа также входит ряд перспективных устройств, с помощью которых исследуются способы гидроакустической регистрации нейтрино сверхвысоких энергий, альтернативные, более надежные и простые способы определения координат оптических модулей, устройства для исследований и мониторинга гидрологических и оптических свойств водной среды, устройство для измерения вариативности напряженности электрического поля в водяной толще озера Байкал.

Байкальский глубоководный нейтринный телескоп является уникальной научной установкой России, входит в Глобальную нейтринную сеть (GNN) как важнейший элемент сети в Северном полушарии Земли и как первый шаг на пути создания международного научного консорциума «Глобальная нейтринная обсерватория» (GNO).

Телескопы, расположенные в Северном полушарии, обладают важным преимуществом - они способны вести практически непрерывное наблюдение центра Галактики и Галактической Плоскости. Именно там сконцентрирована основная часть потенциальных галактических источников космических лучей (пульсары, остатки сверхновых, двойные системы и т.д.), включая массивную черную дыру Sgr A* в центре Галактики. Совместная работа в сети обеспечивает непрерывное наблюдение по всей небесной сфере без потери эффективности, что является целью и преимуществами совместной деятельности.

Похожие новости

  • 29/01/2019

    Ученые СО РАН и специалисты РТИ создадут комплекс для изучения ионосферы

    ​Специалисты АО «Радиотехнический институт имени академика А. Л. Минца» (РТИ) и Института солнечно-земной физики Сибирского отделения Российской академии наук создадут комплекс для изучения ионосферы Земли, сообщили журналистам в пресс-службе РТИ.
    543
  • 24/07/2019

    РАН поможет создать на Сахалине системы предупреждения о природных ЧП

    ​Российская академия наук и руководство Сахалинской области наметили ряд возможных совместных проектов, необходимых для развития региона, сообщил журналистам президент РАН Александр Сергеев. Ранее в июле делегация руководства РАН посетила Сахалин, где ознакомилась с научным потенциалом региона и потребностями региона в новых высокотехнологичных разработках.
    323
  • 09/12/2019

    Обсерватории, планетарии, телескопы Сибири

    ​Наблюдение за звездным небом – одно из древнейших знаний человека. Но сегодня это не просто увлечение, а наука, позволяющая изучать далекие звезды, наблюдать и анализировать различные астрономические явления, обеспечивать безопасность человечества.
    248
  • 03/01/2019

    Обнаружены особенности образования соединений, мешающих добыче нефти и газа

    ​​Ученые из Института неорганической химии имени А.В. Николаева Сибирского отделения Российской академии наук (ИНХ СО РАН) исследовали реакцию образования кристаллических соединений воды и газа (газовых гидратов) с метастабильной (неустойчивой) структурой.
    1125
  • 05/09/2018

    На нефтегазовом форуме Татарстана

    ​На нефтегазовом форуме Татарстана, как всегда, блистал Геннадий Шмаль, критикуя отсутствие у нефтяников стратегии и высокие налоги. "Во всяком случае, до конца этого века нефть, газ, ну и немножко уголь будут основными источниками энергии", - успокаивали гости нефтегазового форума Татарстана желающих "слезть с нефтяной иглы".
    971
  • 03/10/2019

    В Иркутске обсудили возвращение на Байкал глубоководных обитаемых аппаратов

    8 сентября 2019 года состоялся визит в Институт земной коры СО РАН Героя Российской Федерации, известного советского и российского инженера, командира глубоководного обитаемого аппарата «Мир» Евгения Сергеевича Черняева.
    411
  • 10/12/2019

    Сибирские ученые оценят технологии переработки отходов Байкальского ЦБК

    ​В новосибирском Академгородке подписано соглашение между Сибирским отделением РАН и компанией «ВЭБ Инжиниринг». Согласно документу, СО РАН осуществляет проведение экспертизы Российской академии наук силами специалистов, имеющих статус экспертов РАН и преимущественно работающих в исследовательских институтах, которые входят в орбиту Сибирского отделения.
    199
  • 29/03/2019

    Ученые из России и Китая проведут эксперимент с подводными беспилотниками

    Российские и китайские ученые проведут совместный эксперимент с автономными подводными аппаратами, разработанными научно-исследовательскими институтами двух стран, рассказал РИА Новости директор Института проблем морских технологий (ИПМТ) Дальневосточного отделения РАН Александр Щербатюк.
    344
  • 17/12/2019

    Консорциум ученых в Якутии будет создавать технологии прокладки дорог в вечной мерзлоте

    ​Якутские ученые и производственные компании создали консорциум для испытания и выработки новых технологий строительства дорог в зоне вечной мерзлоты. Якутия станет полигоном для введения новых регламентов, которые не обновлялись с начала 2000 годов, сообщил ТАСС директор Института мерзлотоведения Сибирского отделения Российской академии наук (СО РАН) Михаил Железняк.
    210
  • 21/08/2019

    Сибирские учёные убеждены, что Байкал может обойтись без очистных сооружений

    Человечество мыслит стереотипами, принимая их за аксиомы. Очень редкие личности способны преодолеть инерцию мышления и взглянуть на мир по-другому. За объективное видение мира их преследуют, а открытые ими истины на какое-то время запрещают, чтобы не рушили они привычные стереотипы, с которыми жить проще.
    414