На Байкале запустят cамый крупный в Северном полушарии уникальный, глубоководный, нейтринный телескоп Baikal-GVD.
Глубоководный нейтринный телескоп Baikal-GVD — уникальная «мега-научная» установка, необходимая для исследований Вселенной и создания новой астрономии и астрофизики.
Телескоп Baikal-GVD даст ученым беспрецедентные возможности для проведения геофизических, гидрологических и лимнологических исследований, изучения эволюции галактик и Вселенной, отметили в Министерстве науки и высшего образования России.
Новый телескоп даст ученым возможности, которых нет у огромных наземных обсерваторий и их «коллег», размещенных в космосе.
Как поясняют сами исследователи, во-первых, такие телескопы не все могут разглядеть, ведь из плотных и горячих областей Вселенной свет может не выбраться, а если все же выберется, то сильно изменится.
Во-вторых, чтобы оптическим телескопам было куда смотреть, их нужно навести на точный «адрес», а это долгий и тщательный процесс. Но надежными «наводчиками» на космические «адреса» как раз являются нейтрино — это нейтральные частицы, у которых нет заряда, малая масса, скорость, близкая к скорости света, и они очень слабо взаимодействуют с окружающим веществом.
Ученые считают, что нейтрино могут без существенных изменений долетать до Земли из недр рождающихся или умирающих галактик и различных экзотических звездных объектов и давать информацию о том, что и где происходило во Вселенной миллионы и даже миллиарды лет назад. Поэтому для того, чтобы ответить на главные вопросы астрономии и астрофизики об эволюции галактик и Вселенной, ученым необходимо исследовать потоки нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников.
Почему на Байкале?
Озеро Байкал оказалось очень подходящим для размещения нового телескопа, т. к. для ловли нейтрино нужен большой объем максимально прозрачного вещества, с которым они взаимодействуют. Кроме того, телескоп надо защитить от различных фоновых процессов. Поэтому Байкал пригодился как нельзя лучше.
Первая версия Байкальского нейтринного телескопа появилась еще в СССР — его строительство стартовало в 1990 году.
Нынешний телескоп относится к новой, модифицированной версии. Его сооружение началось в 2015 году.
Строительство Байкальского глубоководного нейтринного телескопа велось на 106-м километре Кругобайкальской железной дороги силами международной коллаборации.
Проект развивался под руководством исследователей из ОИЯИ и Института ядерных исследований РАН. Свой вклад также внесли ученые и инженеры из российских научных центров (Иркутский государственный университет, Нижегородский государственный технический университет, Санкт-Петербургский морской государственный технический университет и другие) и ученые из Чехии, Словакии и Польши.
Новая установка состоит из системы глубоководных станций (вертикальных гирлянд) и стальных тросов, прикрепленных ко дну озера якорями. Наверху, на глубине 20 метров, система поплавков (кухтылей) поддерживает гирлянду в вертикальном положении. К тросу подвешены 36 оптических модулей на расстоянии 15 метров друг от друга. Также есть четыре электронных модуля, обеспечивающих электропитание, сбор данных, калибровку, синхронизацию и управление телескопом, и три-четыре гидроакустических модуля (модема) для точного позиционирования оптических модулей в водной среде.
Глубоководные станции объединены в кластеры. Каждый из них соединен оптоэлектрическим кабелем с береговым центром, где дежурные операторы и электрики ведут круглосуточный контроль за работой телескопа.
Мировая нейтринная сеть
Получаемые на Baikal-GVD данные сформируют экспериментальную базу исследований проблем астрономии и астрофизики элементарных частиц.
Еще на стадии создания телескопа благодаря его детекторам ученым удалось спрогнозировать три-четыре события от нейтрино высоких энергий астрофизической природы в 2021-2022 годах. Тот факт, что детекторы «поймали» потоки нейтрино и выделили эти частицы из многократно превышающего уровня шумовых и фоновых сигналов, уже является научным достижением мирового уровня.
Запуск телескопа на Байкале решает ключевую задачу формирования мировой нейтринной сети — создание в Северном полушарии детектора, сравнимого по чувствительности с американским детектором IceCube, ловящим нейтрино на Южном полюсе.
Ожидается, что эффективный объем Байкальского нейтринного телескопа сравняется с IceCube уже в 2021 году, а в последующие годы и превзойдет его.
Совместная работа двух этих установок, а также других телескопов, входящих в глобальную сеть, существующую с 2013 года (установки ANTARES, KM3NeT, IceCube, Baikal-GVD), позволит вести поиск источников нейтринного излучения на всей небесной сфере.
По сравнению с другими телескопами главными преимуществами Байкальского нейтринного телескопа являются физические характеристики рабочей среды — байкальского льда. Они позволяют восстанавливать события основного типа — сопровождаемые каскадами заряженных частиц с угловым разрешением порядка четырех градусов. При этом достигаемая точность в IceCube — примерно десять-пятнадцать градусов. Это значит, что угловое разрешение российского телескопа в несколько раз лучше. Появление телескопа с такими характеристиками открывает беспрецедентные возможности для исследований в области нейтринной астрофизики и астрономии высоких энергий.
В церемонии запуска примут участие глава Минобрнауки Валерий Фальков, директор Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна, Московская область) академик Григорий Трубников и другие. Это событие станет одним из ключевых мероприятий в рамках проходящего в России Года науки и технологий.
