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

  • 22/06/2021

    Онлайн-конференция РАН о спасении Байкала от экологической катастрофы

    ​23 июня в 12:00 в Международном мультимедийном пресс-центре МИА "Россия сегодня" пройдет онлайн-конференция, посвященная программе спасения озера Байкал и Иркутского края от экологической катастрофы.
    7933
  • 02/04/2021

    ОАО «РЖД» и Российская академия наук договорились о расширении сотрудничества для целей устойчивого развития

    Генеральный директор – председатель правления ОАО «РЖД» Олег Белозёров и президент Российской академии наук Александр Сергеев подписали соглашение о сотрудничестве. Документ подготовлен в рамках реализации мероприятий Года науки и технологий, объявленного Президентом Российской Федерации Владимиром Путиным.
    673
  • 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.
    703
  • 07/09/2021

    Росреестр и РАН на полях ВЭФ-2021 подписали соглашение о сотрудничестве

    ​Росреестр и Российская академия наук (РАН) на полях Восточного экономического форума подписали соглашение о взаимодействии в области научно-технической, инновационной и экспертной деятельности. ​​Документ подписали руководитель Росреестра Олег Скуфинский и президент РАН Александр Сергеев.
    373
  • 24/06/2021

    Как будут спасать Байкал. Глава РАН и губернатор Иркутской области договорились о сотрудничестве

    ​На состоявшейся в МИА "Россия сегодня" онлайн-конференции, посвященной спасению Байкала от экологической катастрофы обсуждались конкретные вопросы по защите самого глубокого в мире озера. Президент РАН Александр Сергеев и глава Иркутской области Игорь Кобзев рассказали, что  подписали соглашение о научном сотрудничестве и в сфере общего образования и поделились своим видением проблемы.
    426
  • 05/02/2021

    Совет по космосу РАН об изучении России из космоса

    3 февраля 2021 года в Российской академии наук состоялось совместное заседание по космосу Совета РАН с Федеральной службой по гидрометеорологии и мониторингу окружающей среды (Росгидрометом).
    843
  • 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.
    681
  • 29/03/2021

    Экспертная сессия по стратегии низкоуглеродного развития России

     27-го марта прошла Экспертная сессия по стратегии низкоуглеродного развития России. Запись доступна на портале Научная Россия. В работе сессии принял участие министр экономического развития РФ Максим Решетников.
    667
  • 12/08/2021

    Армия ученых поможет решить экологические проблемы Приангарью

    Этим летом делегация Российской академии наук познакомилась с проектами иркутских институтов, посетила промышленные площадки «Усольехимпрома» и БЦБК. Итогом визита стало подписание соглашения о сотрудничестве между РАН и правительством Иркутской области.
    857
  • 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".
    2500