Крупнейший в Северном полушарии нейтринный телескоп уже работает на дне Байкала, недавно был опущен в воду его последний кластер. Уникальный прибор оснащён детекторами, улавливающими “нейтрино”, мельчайшие частицы Вселенной. Они не вступают в какие-либо реакции и преодолевают гигантские расстояния. Триллионы нейтрино ежесекундно проходят через нашу планету, и отследить их можно в воде. Изучение потока нейтрино – одна из важнейших задач астрофизики.
“Мы можем зарегистрировать частицу, которая летела к Земле 3 миллиарда лет, например. Вот всё, что она встретила по дороге, всю информацию, которую она накопила, мы можем восстановить из сигнала этой частицы. Соответственно мы можем, вообще говоря, гораздо больше знать об окружающей нас Вселенной. Мы можем больше понимать, как рождаются или умирают Галактики. Мы можем больше знаний получить о том, из чего состоит Вселенная, из каких объектов, как эти объекты взаимодействуют друг с другом”, – рассказывает Григорий Трубников, директор Объединённого института ядерных исследований в городе Дубне.
Байкальский телескоп изучает частицы, которые прибывают из космоса со стороны Южного полюса, проходят через Землю и выходят на озеро Байкал, чтобы продвинуться дальше в космос. Детекторные модули телескопа (которые выглядят как прозрачные шары, прикрепленные к длинным тросам) погружаются на глубину от 1 до 1,5 км, образуя гирлянды по 36 модулей в каждой. Восемь гирлянд образуют гроздь – семь по кругу и одна посередине. Модули регистрируют свет, возникающий при взаимодействии нейтрино с водой.
Этот фотоумножитель работает как обратная лампочка. Вы посылаете ток в лампочку, чтобы она светила, а здесь свет попадает на это устройство, и оно начинает посылать ток.
Данные с детекторов отправляются в лабораторию на берегу, где круглосуточно дежурят операторы. Затем результаты отправляются ученым для анализа. Иногда требуются годы, чтобы отделить эффекты нейтрино от шума или эффектов других частиц. зачастую требуются годы, чтобы отделить нейтрино от фоновых шумов или эффектов других частиц. Учёные также пытаются выделить астрофизические данные, полученные от очень далеких нейтрино, эти данные особенно ценны:
“Уже после того, как мы научимся подавлять все эти фоны, у нас будет задача выделить событие, которое выглядит как астрофизическое и доказать, что оно является астрофизическим. То есть не то, что мы в как обычный телескоп посмотрели и что-то увидели, не то, чтобы мы ищем иголку в стоге сена. У нас планета – сено. На нём мы ищем одну иголку, которая ещё очень похожа на сено”, – поясняет Александр Аврорин, младмий научный сотрудник Института ядерных исследований.
Первые опыты на Байкале начались в 1980-х годах, а нынешний телескоп работает с 1995 года, ежегодно увеличиваясь на один-два кластера. По мощности он уже сопоставим с мощностью американского телескопа Ice Cube на Южном полюсе.
“Ice Cube – это Южный Полюс, это другое полушарие. они могут наблюдать другие объекты. То есть мы друг друга дополняем. не конкурируем, а дополняем”, – говорит профессор Николай Буднев, доцент Физическогоо факультета Иркутского государственного университета.
Датчики Ice Cube вморожены прямо в ледяной панцирь Южного полюса. Но кристально прозрачная, без водорослей, вода Байкала в этом плане оказался ещё более подходящим местом: экперимент здесь получается максимально чистым. Крепкий лед зимой позволяет легко монтировать установку, а совсем недалеко, в Иркутске, имется крупная научная база.
Помимо изучения энергии сверхновых или чёрных дыр в космосе, нейтринный телескоп выполняет еще несколько земных задач. Например, было обнаружено, что у озера Байкал есть свое “свечение”, и что по его интенсивности можно судить об экологическом статусе озера. Частицы, проходящие через нашу планету, могут многое рассказать о ее структуре, помочь предсказать землетрясения или найти месторождения полезных ископаемых.