Зачем в толще байкальских вод построили самое высокое сооружение России

ЭкспертНаука

Особенности подводной ловли нейтрино в зимний период

Зачем в толще байкальских вод построили самое высокое сооружение России

Андрей Константинов

Участники экспедиции монтируют стеклянные шары — фотодетекторы, глаза Байкальского телескопа. Под водой их уже тысячи

Тринадцатого марта на льду Байкала празднуют запуск восьмого кластера Байкальского глубинного нейтринного телескопа. На льду — потому что сам телескоп, исследующий устройство и прошлое Вселенной, — глубоко под водой. Крупнейший проект еще советской науки реализуется и приносит результаты уже сорок лет — и это только начало. Нейтрино — очень легкая элементарная частица, не имеющая заряда и почти ни с чем не взаимодействующая. Нейтрино почти невозможно задержать или отклонить с прямого пути — благодаря этому нейтрино путешествуют по Вселенной, беспрепятственно проходя сквозь звезды, планеты и наши тела. Но как поймать столь неуловимую частицу?

К счастью для ученых, ничтожная доля нейтрино все-таки сталкивается с ядрами атомов и вызывает ядерные реакции. Детекторы нейтринных телескопов тщательно фиксируют эти редчайшие события, чтобы измерить количество нейтрино, направление, откуда они прилетели и энергию этих частиц.

Благодаря своей способности преодолевать гигантские расстояния, не отклоняясь и не теряя энергии, нейтрино многое могут рассказать ученым о местах, где они родились, — а они рождаются в процессе термоядерного синтеза в недрах звезд и при распаде радиоактивных элементов в глубинах нашей планеты, в атмосфере Земли под действием космических лучей, при взрывах сверхновых и возле сверхмассивных черных дыр в ядрах галактик. Для изучения этого последнего, самого энергичного и самого интересного типа нейтрино и предназначен Байкальский глубинный нейтринный телескоп.

Днем рождения идеи подводного телескопа, да и всей нейтринной астрономии можно считать 1 октября 1980 года, когда состоялось заседание ученого совета Института ядерных исследований (ИЯИ) АН СССР, на котором было принято предложение академика Маркова о создании в институте лаборатории для разработки метода глубоководной регистрации элементарных частиц. Тогда же решили создавать на Байкале испытательный полигон для прототипов планируемых в мире глубоководных крупномасштабных нейтринных телескопов. 1980-е годы ушли на расчеты, а 1990-е — на монтаж первого глубоководного нейтринного телескопа в мире: НТ-200. По своей конструкции он уже был очень похож на нынешний телескоп — те же тросы, закрепленные на дне озера, на которых висят шары-фотоэлементы, глаза телескопа.

Потом появились его усовершенствованные версии, а в 2015 году решили строить нынешний телескоп — большой международной коллаборацией во главе с двумя известными всем физикам-ядерщикам мира институтами — московским ИЯИ, и дубнинским Объединенным институтом ядерных исследований (ОИЯИ).

Директор Института
ядерных исследований
РАН Максим Либанов

О телескопе, который станет основой развития удивительной новой отрасли науки — нейтринной астрономии, мы поговорили с директором Института ядерных исследований РАН Максимом Либановым.

— Почему все-таки нейтринный телескоп строят на Байкале? Глубоко и вода чистая?

— На самом деле дело не в том, что байкальская вода самая чистая. В Адриатике, где стоит другой нейтринный телескоп, вода еще чище. На Байкале очень удобно по другой причине. Здесь два месяца в году ледяной покров толщиной в метр. Поэтому можно все оборудование установить с этого льда и опустить под воду. В Адриатике такого не сделаешь, там нужен корабль, причем ради глубины приходится отплывать от берега на тридцать километров, а здесь до берега всего четыре.

Поэтому сезон экспедиций у нас наступает зимой: лед замерзает здесь не в декабре, он достаточно укрепляется только в середине февраля, а тает только к апрелю. И каждый февраль от ИЯИ РАН на Байкал выезжает экспедиция на полтора-два месяца.

Подводные, подледные и подземные телескопы

— Байкальский нейтринный телескоп раньше был известен под другим названием — Baikal-GVD, Baikal Gigaton Volume Detector, то есть детектор мегатонного объема. Почему именно эту характеристику вынесли в название?

— Чтобы подчеркнуть масштаб проекта. От того, какой объем вещества просматривает телескоп, зависит, сколько нейтрино он сможет увидеть и насколько надежно определит направление, откуда они прилетели. До сих пор самым мощным нейтринным телескопом был американский IceCube подо льдами Южного полюса — над ним как раз кубический километр льда. И мы собирались сравняться с ними.

— Когда?

— Сейчас! Завтра откроем новый кластер телескопа — и практически сравняемся, только пока не по объему, а по числу регистрируемых нейтрино. В прошлом году наш телескоп стал самым большим в Северном полушарии, а теперь он по производительности фактически сравняется с лучшим нейтринным телескопом на планете. Реальный объем вещества, который он видит, — четыре десятых кубического километра, но зато легче разглядеть излучение от столкновений нейтрино с ядрами атомов, из которых состоит вода, — как раз за счет того, что мы в воде, не во льду.

Лед менее прозрачный, особенно, как оказалось, в Антарктиде. Чтобы построить IceCube, лед пробурили на глубину два с половиной километра — точнее, растапливали горячей водой. И оказалось, что в верхних слоях льда есть пузырьки воздуха, которые рассеивают свет. А в нижних из-за того, что давление льда уже большое, все это сжимается, и пузырьки превращаются в каверны, тоже мешающие свету. Поэтому у нас в Байкале свет проходит, скажем, на двадцать метров, а там — на четыре-пять метров. За счет этого наш телескоп гораздо более эффективный.

— А что это за излучение, которое пытаются разглядеть детекторы телескопа? Пишут, что оно голубоватое, но его же глазом не увидеть?

— Почему же, его можно увидеть, если погрузиться под воду. Это черенковское излучение, его впервые открыл в нашей стране в середине прошлого века Павел Черенков, ученик Сергея Вавилова, за что и получил в 1958 году Нобелевскую премию вместе с коллегами. Настолько я знаю, Черенков садился в темную комнату и просто наблюдал вспышки, направив на воду гамма-лучи. Кстати, на больших глубинах в океане тоже не полная темнота — вода слабо светится черенковским излучением из-за распада радиоактивных изотопов.

— Как черенковское излучение возникает в истории с нейтрино?

— Через нас сейчас пролетают десятки миллиардов нейтрино — а мы ничего не замечаем. Потому что нейтрино практически ни с чем не взаимодействует. Но очень редко некоторые нейтрино врезаются в ядра атомов, и это столкновение порождает разные заряженные частицы — электроны, фотоны, мюоны.

— Насколько редко?

— Байкальский телескоп специализируется на высокоэнергетических нейтрино — с энергией от 60 тераэлектронвольт, в 60 тысяч масс протона. Частицы с меньшей энергией мешают наблюдать фоновые помехи. Так вот, каждый кластер телескопа регистрирует около одного такого события в год. Всего мы собираемся развернуть 26 кластеров. Значит, в год будет 26 событий — это большое число для таких исследований.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

«В отношениях с США для Китая наступила ситуация полной определенности» «В отношениях с США для Китая наступила ситуация полной определенности»

Главный фронт войны между Китаем и США — экономический

Эксперт
Глобальное обезлесение и сопровождающую его международную торговлю нанесли на карту Глобальное обезлесение и сопровождающую его международную торговлю нанесли на карту

Потребление товаров жителем развитых стран уничтожает четыре дерева в год

N+1
Откровения TikTok Откровения TikTok

Репортаж из дома для тиктокеров Grand House

Эксперт
Эльбаз и его фабрика грез Эльбаз и его фабрика грез

Кутюрье Альбер Эльбаз триумфально возвращается в моду

Elle
Будущее пятого поколения Будущее пятого поколения

Время 4G на исходе. 5G серьезно изменит нашу жизнь

Популярная механика
Они не те, кем кажутся Они не те, кем кажутся

Виртуальные модели – явление уже не новое

Лиза
Рождение супердержавы Рождение супердержавы

Всего за сто лет Литва стала крупнейшим государством Европы

Дилетант
Космическая рыбалка: как поймать нейтрино в байкальской воде Космическая рыбалка: как поймать нейтрино в байкальской воде

В Байкале был запущен телескоп, который сможет больше рассказать о космосе

Forbes
Пандемия, китайский фактор и суэцкий кризис Пандемия, китайский фактор и суэцкий кризис

Транспортный коллапс в Суэцком канале

Эксперт
Одна вокруг света: от тропических лесов до лавандовой столицы Северной Америки Одна вокруг света: от тропических лесов до лавандовой столицы Северной Америки

110 серия о кругосветном путешествии москвички Ирины Сидоренко и ее собаки Греты

Forbes
Трогательно до слез! Фильмы, в которых  любовь оказалась сильнее смерти Трогательно до слез! Фильмы, в которых  любовь оказалась сильнее смерти

Подборка фильмов, где любовь творит чудеса

Cosmopolitan
Снежана Самохина сыграет сексуальную волейболистку в сериале «Дылды» на СТС Снежана Самохина сыграет сексуальную волейболистку в сериале «Дылды» на СТС

Интервью с Снежаной Самохиной

Cosmopolitan
«Российский хадж. Империя и паломничество в Мекку» «Российский хадж. Империя и паломничество в Мекку»

Отрывок из книги Айлина Кейна об инфраструктуре хаджа в Российской империи

N+1
История одного эксперимента: как прожить целый месяц вообще без мусора История одного эксперимента: как прожить целый месяц вообще без мусора

Как прожить месяц, полностью отказавшись от отходов

Forbes
История одной песни: «Лестница в небо» Led Zeppelin, 1971 История одной песни: «Лестница в небо» Led Zeppelin, 1971

Великая история с плагиатом, Толкином, Сатаной и прочими правдами и неправдами

Maxim
Что вам нужно знать о Вилли Чаваррии – новом главном дизайнере мужской линии Calvin Klein Что вам нужно знать о Вилли Чаваррии – новом главном дизайнере мужской линии Calvin Klein

Вилли Чаваррия — король объемных силуэтов, борец с гомофобией и расизмом

GQ
Как принять себя и полюбить: руководство по заботе о классном парне по имени «ты» Как принять себя и полюбить: руководство по заботе о классном парне по имени «ты»

Чем вредно отсутствие любви к себе?

Playboy
10 привычек, которые вредят твоей талии 10 привычек, которые вредят твоей талии

Мифы о здоровом питании и правильном образе жизни

Cosmopolitan
Интересные факты о Меган Маркл: какой своей роли стыдится и при чем тут Меркель Интересные факты о Меган Маркл: какой своей роли стыдится и при чем тут Меркель

Малоизвестные факты о супруге принца Гарри Меган Маркл

Cosmopolitan
Калужский Фёдор — друг Шамиля Калужский Фёдор — друг Шамиля

3 марта исполняется 160 лет знаменитому Манифесту об отмене крепостного права

Дилетант
Между дикинсонией и человеком нашли генетическое родство Между дикинсонией и человеком нашли генетическое родство

Существа эдиакарской биоты были не такими уж непохожими на нас

National Geographic
О зверятах и не только: новая книга сказок познакомит детей с окружающим миром О зверятах и не только: новая книга сказок познакомит детей с окружающим миром

Глава из книги «Психология окружающего мира. Дуня и кот Кисель на конюшне»

Psychologies
Животных накормят бактериями, а бактерии — газом Животных накормят бактериями, а бактерии — газом

Как ускорить развитие микробиологической промышленности в России

Эксперт
Мужчины толкали женщин в огонь: как на пожаре в Париже погибли 120 аристократок Мужчины толкали женщин в огонь: как на пожаре в Париже погибли 120 аристократок

Тринадцатый благотворительный базар в Париже стал роковым

Cosmopolitan
Урок эмоционального интеллекта от Гарри Каспарова. Как шахматисты справляются с фатальными ошибками Урок эмоционального интеллекта от Гарри Каспарова. Как шахматисты справляются с фатальными ошибками

Идеи выдающегося шахматиста Гарри Каспарова можно применить и в бизнесе

Inc.
Глава «Одноклассников» — РБК: «YouTube для нас опаснее, чем мессенджеры» Глава «Одноклассников» — РБК: «YouTube для нас опаснее, чем мессенджеры»

Глава «Одноклассников рассказал, почему в соцсети мало политики

РБК
Cумасшедший дым: как автор Esquire бросал курить Cумасшедший дым: как автор Esquire бросал курить

Писатель Дэвид Седарис рассказывает о том, как бросить курить

Esquire
Лебединое хокку Лебединое хокку

О «Супернове» и победе английской актерской школы над американской

Weekend
Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского Русский палиндром: каким получился новый фильм Андрея Хржановского

«Нос, или заговор "не таких"» — что говорят сны о прошлом, настоящем и о нас

РБК
Проблемы с либидо: как подступиться к решению вопроса Проблемы с либидо: как подступиться к решению вопроса

Физиологические и психологические критерии здорового либидо

РБК
Открыть в приложении