Увидеть невидимое

Interfax-Russia.ru – Уникальный подводный телескоп, установленный в глубинах Байкала, позволит ученым исследовать самые далекие и загадочные объекты Вселенной.

Разгадки многих тайн Вселенной, как выяснилось, находятся на дне озера Байкал. Найти их ученые надеются с помощью глубоководного нейтринного телескопа. Этот уникальный прибор можно сравнить с глазами, которые сквозь Землю смотрят на Вселенную.

Байкальскому нейтринному проекту уже 31 год. На протяжении всего этого времени около 50 астрофизиков из российских и зарубежных научных центров работают на Байкале. И это неудивительно – их исследования имеют мировое значение.

"Основные цели строительства нейтринного телескопа – решение фундаментальных проблем астрофизики путем регистрации нейтринного излучения Вселенной, поиск новых типов элементарных частиц (темной материи) и т.д.", - пояснил Interfax-Russia.ru профессор Иркутского государственного университета Николай Буднев.

Нейтрино - это самые неуловимые и в тоже время самые интересные для ученых- физиков и астрономов элементарные частицы.

В 1930 году при изучении продуктов радиоактивного распада ядер было обнаружено, что энергия распадающегося ядра больше суммарной энергии продуктов распада. Швейцарский физик Вольфганг Паули предположил, что в продуктах распада должна быть еще одна легкая незаряженная частица, которая и уносит эту недостающую энергию. Другой ученый Энрико Ферми назвал ее "нейтрино". Хотя предположение Паули было правильным, экспериментально оно было подтверждено только в 1956 году, когда американские физики Райнс и Кован обнаружили взаимодействие с веществом нейтрино, вылетающем из ядерного реактора.

"Сегодня известно, что нейтрино – очень легкие частицы и движутся почти со скоростью света, очень слабо взаимодействуя с окружающим веществом. Именно благодаря этим свойствам они могут, не поглотившись, пройти сквозь плотную материю и принести много ценной информации об устройстве многих сверхмощных источниках энергии во Вселенной – так называемых, активных галактических ядрах, сверхновых звездах, квазарах и т.д. Поэтому их изучение так важно", - отметил собеседник Interfax-Russia.ru.

Между тем, в силу этих же уникальных свойств нейтрино очень сложно изучать: обычные телескопы не способны их увидеть - требуются специальные, нейтринные. На нашей планете всего три нейтринных телескопа способны вести поиск астрофизических нейтрино высоких энергий. Один - в Антарктиде, вблизи Южного полюса, другой – на Байкале, третий - в Средиземном море.

"Использовать для "поимки" нейтрино естественные водные резервуары еще в 60-х годах предложил советский физик Моисей Марков, и впервые воплотить эту идею в жизнь попробовали американцы. Они пытались расположить оптическую аппаратуру на глубине 5 км вблизи Гавайских островов. Но несколько попыток установить сложное оборудование с борта судна в условиях открытого океана не удались из-за штормов, течений и других факторов, поэтому проект вскоре закрыли", - рассказал Николай Буднев.

И если американцы, потерпев поражение в борьбе с океаном, перешли к строительству нейтринного телескопа на Южном полюсе во льду, то российские ученые в содружестве со специалистами немецкого физического центра DESY смогли завершить в 1998 году строительство первого в мире глубоководного нейтринного телескопа на озере Байкал. При этом первое нейтринное событие там было зарегистрировано еще в 1994 году.

"Байкал, как мы убедились, идеально подходит для таких исследований. В океане и море круглый год ураганы и шторма, а здесь относительно слабые течения. Кроме того, зимой озеро покрывается толстым льдом, который очень удобно использовать как платформу для монтажных работ. К тому же байкальская вода пресная, она, в отличие от соленой, не портит дорогостоящие материалы. В Байкале нет живых светящихся организмов, создающих мощный фон для поиска нейтрино в соленых морских водах. Ну, и конечно высокая прозрачность воды – она позволяет получать качественные данные", - объяснил ученый.

Комплекс оборудования, с помощью которого регистрируется черенковское излучение заряженных частиц, рождающиеся при редких взаимодействиях нейтрино с водой, имеет довольно сложную структуру. Специальные фотоумножители (очень чувствительные детекторы света), помещенные в стеклянные сферы, которые выдерживают давление до 150 атмосфер, крепятся на тросы и опускаются в воду через проруби, на глубину от 1,1 до 1,3 км. Внизу трос фиксируют якорями, а в вверх его тянут гигантские "поплавки". Сигналы всех детекторов стекаются в контейнеры с электроникой, а потом по кабелю, проложенному по дну озера, информация поступает на берег. В каждую из сфер встроен микрокомпьютер, и подключиться к нему, чтобы изменить параметры исследований, в любое время могут ученые разных городов - Иркутска, Берлина, Москвы.

С каждым годом ученые увеличивают количество таких "гирлянд" из фотоумножителей, постепенно наращивая мощность подводного "ока". В этом году, например, они смонтировали три первых гирлянды первого кластера телескопа. Их объем около 10 млн кубических метров. Но впереди еще очень большая работа.

"К 2017 году мы планируем увеличить объем Байкальского нейтринного телескопа до кубического километра", - сообщил Николай Буднев.

Собеседник Interfax-Russia.ru подчеркнул, что называет примерные сроки. Скорость наращивания мощностей телескопа во многом зависит от финансирования, которое ведет государство. Конечную "стоимость" проекта пока назвать невозможно, но ориентировочно это несколько миллиардов рублей.

И если при имеющихся в настоящее время мощностях пока ученые могут регистрировать только те нейтрино, что родились в атмосфере нашей планеты, то усовершенствованный телескоп сможет поймать и те, которые долетели к нам из самых дальних уголков Вселенной.

"Наш телескоп имеет важное преимущество по сравнению с установкой IceCube на Южном полюсе. Его расположение позволяет видеть центр нашей Галактики, где активно протекают астрофизические процессы, и, соответственно, оттуда может быть очень мощный поток нейтрино. Но, безусловно, это не уменьшает важность исследований наших коллег на Южном полюсе", - отметил Николай Буднев.

Обозреватель Вера Широкова