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

  • 29/03/2019

    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.
    308
  • 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.
    285
  • 26/03/2019

    Американская мечта РАН: планы по освоению космоса и мозга

    Превратится ли лунная гонка в лунное сотрудничество и лунную взаимопомощь, когда Россия и США отправят аппарат на Венеру, как создание искусственного интеллекта похоже на изобретение самолета, почему американские ученые переживают из-за будущего вечной мерзлоты в Сибири и каким будет российско-американский проект по изучению мозга, рассказывает Indicator.
    501
  • 14/03/2019

    Глава РАН рассказал о взаимодействии с учеными США в нейронауке

    ​Члены делегации Российской академии наук (РАН) обсудили взаимодействие в нейронауке с учеными из Национального института здравоохранения (NIH) США. Об этом рассказал президент РАН Александр Сергеев в беседе с журналистами.
    425
  • 18/07/2019

    АлтГУ и УрО РАН развивают сотрудничество

    В Алтайском государственном краеведческом музее прошла встреча с участниками степной экспедиции Русского географического общества возглавляемой научным руководителем Оренбургского научного центра РАН и Института степи Уральского отделения РАН, вице-президентом и председателем природоохранительной комиссии Русского географического общества, доктором географических наук, профессором Александром Александровичем Чибилевым.
    425
  • 31/10/2017

    Как российские научные журналы продвигают за рубеж и кто этому мешает

    ​Чем занималась и занимается издательская компания Pleiades Publishing, Inc. и какова ее роль в публикации российских научных журналов за рубежом, как издание этих журналов менялось от СССР к России, подходят ли нам модели журналов со статьями в открытом доступе и как будут издаваться и создаваться научные статьи через десять лет, в интервью Indicator.
    2416
  • 18/03/2019

    Генетика для агроизобилия

    19-го марта 2019 года в 10.00 час. начнется заседание президиума Российской академии наук. Главная тема – "Генетические технологии для повышения продуктивности агробиосистем".
    352
  • 02/11/2017

    Академик Геннадий Месяц: «новинкам» российской оборонки 20-30 лет

    ​Недавно избранный президент Российской академии наук Александр Сергеев заявил, что в РФ на сегодняшний день уже исчерпан "научно-технический задел по военному направлению", поэтому "жизненно важно развивать фундаментальную науку".
    1471
  • 12/04/2019

    Будущее космических исследований: пресс-конференция глав РАН и Роскосмоса

    ​11 апреля состоялась пресс-конференция президента Российской академии наук (РАН) академика Александра Сергеева, генерального директора Госкорпорации «Роскосмос» Дмитрия Рогозина и научного руководителя Института космических исследований РАН академика Льва Зеленого, посвященная фундаментальным научным исследованиям в космосе.
    398
  • 08/01/2019

    Гонка квантовых компьютеров и лечение рака: ведущие российские ученые выделили главные исследования года

    ​​Сжатие информации, гонка квантовых компьютеров, борьба с раком и постижение Арктики - российские академики по нашей просьбе выделили наиболее, на их взгляд, прорывные научные результаты 2018 года. Квантовые компьютеры Академик РАН, экс-председатель Сибирского отделения РАН, физик Александр Асеев: - Я бы выделил три направления, которые «выстрелили» в этом году в области электроники.
    1231