Приключение за неуловимой нейтрино в недра Баксанской нейтринной обсерватории

Наука и жизньНаука

Новая физика рождается под землёй

Вход в подземный зал галлий-германиевого нейтринного телескопа.

Потоки нейтрино пронизывают нашу планету насквозь, оставаясь практически незамеченными. Чтобы зафиксировать следы редких взаимодействий неуловимой частицы с земным веществом, приборы для регистрации нейтрино размещают в толще воды, льда или в скальных породах. На страницах «Науки и жизни» опубликовано немало материалов о том, что такое нейтрино, как эту частицу предсказали теоретически, как открыли и как изучают. А сейчас предлагаем отправиться на экскурсию в недра горы, где расположена Баксанская нейтринная обсерватория Института ядерных исследований РАН (БНО ИЯИ РАН).

По земле и под землёй плутала Наталия Лескова в сопровождении фотографа Андрея Афанасьева.

Когда мы ехали из аэропорта «Минеральные воды» в Баксанское ущелье, таксист всю дорогу рассказывал удивительные истории — про «чёрного альпиниста» и про четырёхэтажный дом внутри горы, в котором живут какие-то странные люди. Последнее — чистая правда: такая гора действительно существует, только люди там не живут, а работают.

Ещё в 1970-е годы внутри горы Андырчи, что в Баксанском ущелье, московскими и бакинскими метростроевцами была прорублена штольня длиной четыре километра, проложены рельсы и пущены вагонетки, которые возили сотрудников будущих лабораторий Баксанской нейтринной обсерватории на работу. Эта обсерватория стала первой и единственной в мире, где тоннель был проложен специально для научных целей. При входе в штольню даже красуется буква М — как в метро. А наверху появился населённый пункт для учёных и их семей — посёлок Нейтрино со своей инфраструктурой.

Грохочущие вагонетки исправно возят людей и сейчас. Прокатиться по этой необычной железной дороге — незабываемое приключение, особенно когда осознаёшь, что действительно въезжаешь внутрь горы, в настоящее научное подземное царство.

Внутри горы

Главный зал комплекса галлий-германиевого нейтринного телескопа (ГГНТ).

На самом деле БНО — целый комплекс наземных и подземных сооружений, обойти и объехать которые за один день проблематично. Каждое из них выполняет свои важные функции. Нам посчастливилось побывать в трёх таких лабораториях. Первая — знаменитый галлий-германиевый нейтринный телескоп (ГГНТ), цель которого — регистрировать нейтрино, идущие от нашего светила.

Задача нетривиальная, ведь нейтрино почти неуловимы и почти невесомы. Ключевое слово тут — «почти». Долгое время считалось, что нейтрино не имеют массы. И это утверждение соответствует Стандартной модели. Но потом оказалось, что всё совсем не так. «Взвесить» нейтрино и тем самым расширить Стандартную модель, шагнув в так называемую Новую физику, стало одной из самых амбициозных задач современной науки.

Александр Шихин, научный сотрудник лаборатории ГГНТ, показывает нам одну из комнат систем регистрации. Фактически это сердце лаборатории, в которой происходит счёт событий распада радиоактивного германия-71. Он образуется в галлиевой мишени под воздействием нейтринного потока. «Нейтрино взаимодействует с веществом с помощью одного из четырёх фундаментальных видов взаимодействия — слабого, — объясняет Александр Шихин. — Оно характеризуется чрезвычайно малой вероятностью того, что нейтрино, пролетая вблизи ядра какого-нибудь элемента, будет захвачено этим ядром».

Единого нейтрино ради

Как выглядят реакторы галлий-германиевого детектора нейтрино, показывает ведущий инженер-технолог Ольга Александровна Жорова.

Нейтрино рассеивается на электронах и может взаимодействовать с ядрами атомов, но вероятность этих процессов чрезвычайно мала. Зато через каждый квадратный сантиметр поверхности любого тела каждую секунду пролетает порядка 1012 нейтрино. Солнце излучает электронные нейтрино, и поэтому детектор настроен именно на взаимодействие с электронными нейтрино малых энергий. «Ближайшая к нам звезда имеет преимущество в этом смысле — она излучает основное количество нейтрино, которое достигает точки наблюдения, — говорит Александр Шихин. — За четыре недели экспозиции в 50 тоннах галлиевой мишени накапливается около полутора десятков атомов германия-71, которые образуются при взаимодействии нейтрино с ядром галлия-71 путём обратного бета-распада».

Эти атомы извлекаются из галлия с помощью радиохимических процедур и попадают на установку синтеза. На ней синтезируется рабочий газ моногерман (GeH4). Он в смеси с высокочистым ксеноном закачивается в пропорциональный счётчик, в котором регистрируются распады германия-71. Счётчик — это газовый детектор объёмом всего 0,5 см3.

Установка синтеза моногермана и заполнения пропорциональных счётчиков. За её работой наблюдает Илья Наумович Мирмов, старший научный сотрудник лаборатории ГГНТ.
В руках у Александра Александровича Шихина — низкофоновый миниатюрный пропорциональный счётчик.

Александр Шихин бережно достаёт из сейфа коробочку и показывает счётчик как великую драгоценность. Счётчик сделан из синтетического кварца. Всего один человек в мире умел делать эти счётчики — Виктор Эдуардович Янц, сотрудник Института ядерных исследований РАН. Но он уже ушёл из жизни, и теперь такие счётчики не умеет делать никто. «Тут, кроме умения работать головой и руками, есть ещё дар божий, чутьё какое-то, — поясняет Александр. — Маленький объём, толщина стенок — всего 100 мкм. Катод счётчика — это углеродная плёнка, осаждённая методом разложения органического газа, например изобутана, на внутренней поверхности этой цилиндрической колбочки. Плёнка имеет толщину всего долю микрона. От катода счётчика делается электрический вывод в виде тонкой вольфрамовой проволочки. А анод представляет собой 10-микронную вольфрамовую проволоку, которая натянута строго по диаметру цилиндра. На концах цилиндр имеет сужение — чтобы компенсировать краевые эффекты, искажение электрического поля. Всё это должно быть выдержано в десятых долях миллиметра, а делается обычным стеклодувным способом и собирается руками. Мы бережём счётчики как зеницу ока». У этого чудо-изделия есть ещё одно свойство: очень низкий радиоактивный фон.

Время измерения распада радиоактивного германия длится пять месяцев. Его извлечение из мишени идёт сутки. А период полураспада германия-71 — одиннадцать дней. В счётчик попадает всего 5—8 атомов радиоактивного германия, и его распад происходит внутри замкнутого объёма. «Мы должны посчитать эти распады безошибочно, — поясняет Александр. — Потеря одного атома или „присчёт” лишнего фонового события — это сразу более 10% ошибки. Мы их считаем поштучно. И это тоже своего рода искусство».

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели 20 вещей, которые могут тебе пригодиться в постели

Объекты и явления, при помощи которых твой секс будет еще великолепнее

Maxim
«У нас сохранилась практика раскрытия информации» «У нас сохранилась практика раскрытия информации»

Что сегодня способствует развитию нефинансовой отчетности в России

РБК
Кромвель: диктатор-цареубийца Кромвель: диктатор-цареубийца

Путь от противника неограниченной королевской власти к режиму жёсткой деспотии

Дилетант
Палеонтологи нашли родственников европейских драконов-ольма в Казахстане Палеонтологи нашли родственников европейских драконов-ольма в Казахстане

У современных амфибий-драконов нашлись древние родственники

ТехИнсайдер
Антон Макаров & «Диктофон» Антон Макаров & «Диктофон»

«Суицидально-романтический панк-рок» — как уютный плед

СНОБ
Что за ураган «Милтон», который грозит разрушить США? Что за ураган «Милтон», который грозит разрушить США?

Ураган «Милтон» уже назвали самым разрушительным за столетие

Maxim
Предатели Предатели

В истории каждого народа есть не только свои герои, но и антигерои

Дилетант
«Никто этого не хочет»: возможна ли любовь между раввином и ведущей подкаста о сексе «Никто этого не хочет»: возможна ли любовь между раввином и ведущей подкаста о сексе

«Никто этого не хочет»: этот проект сподвигнет вас поверить в вечную любовь

Forbes
Правда ли, что штампованные диски в зиму лучше, чем литые: 1 плюс против 3 минусов Правда ли, что штампованные диски в зиму лучше, чем литые: 1 плюс против 3 минусов

Зимой нужно переходить на стальные штампованные диски. Почему?

ТехИнсайдер
Аврора: «Возраст скрывают люди, неуверенные в себе» Аврора: «Возраст скрывают люди, неуверенные в себе»

Телеведущая Аврора о нутрициологии, блефаропластике и роли эндокринолога

Здоровье
Первая минута Первая минута

Как заставить начало разговора работать на результат

kiozk originals
Когда Европа была Китаем: чем закончилась старая война Ford против Volkswagen Когда Европа была Китаем: чем закончилась старая война Ford против Volkswagen

Как в XX веке Европа бросила вызов автомобильному концерну Америки

ТехИнсайдер
Yes, today! Film: как увлечение музыкой и театром помогло ведущему мероприятий запустить свою студию видеопродакшена Yes, today! Film: как увлечение музыкой и театром помогло ведущему мероприятий запустить свою студию видеопродакшена

История Артема Жданова — о пути творческого человека в мире бизнеса

Inc.
Андрей Пискунов: «Караван ESG, несмотря ни на что, идет вперед» Андрей Пискунов: «Караван ESG, несмотря ни на что, идет вперед»

Как IT-компании учатся быть устойчивыми и почему финансовый сектор не «зеленеет»

РБК
10 самых продаваемых Jeep за всю историю существования 10 самых продаваемых Jeep за всю историю существования

Культовые модели Jeep

4x4 Club
IT-компании начали предъявлять более высокие требования к навыкам сотрудников IT-компании начали предъявлять более высокие требования к навыкам сотрудников

Российские IT-компании начали предъявлять высокие требования к навыкам

Forbes
Северный полюс – 2024. Новые рекорды Северный полюс – 2024. Новые рекорды

В июле 2024 г. Федор Конюхов и Игорь Потапкин путешествовали к Северному полюсу

Наука и техника
Пережил айсберги и военный конфликт, а утонул прямо в порту: странная история советского теплохода “Башкирия” Пережил айсберги и военный конфликт, а утонул прямо в порту: странная история советского теплохода “Башкирия”

«Башкирия» — что особенного было в этом советском теплоходе?

ТехИнсайдер
Неиссякаемая Вера: что еще нужно знать о скульпторе Вере Мухиной Неиссякаемая Вера: что еще нужно знать о скульпторе Вере Мухиной

Вера Мухина: именно с ее именем ассоциируются знаковые символы СССР

Правила жизни
Перевести дух Перевести дух

Студенты готовы начать свое дело лишь через пять лет после окончания вуза

РБК
«Вторая экономика мира и первый партнер России» «Вторая экономика мира и первый партнер России»

Россия и Китай: как сегодня развивается двусторонняя торговля

РБК
Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе Рекорды Красной планеты: любопытные факты о Марсе

Марс — необычная планета, которой поклонялись еще древние греки

ТехИнсайдер
Как фирма иммигрантки из Турции обошла Boeing в разработке самолетов «Судного дня» Как фирма иммигрантки из Турции обошла Boeing в разработке самолетов «Судного дня»

Как компания Эрен Озмен планирует производить уникальные самолеты

Forbes
Мы его теряем! Мы его теряем!

14 необычных способов похудеть

Лиза
28 вопросов, которые сближают с людьми 28 вопросов, которые сближают с людьми

Как создать условия, чтобы близкий человек открылся вам.

Psychologies
Мужчины с высоким интеллектом надежнее при долгосрочных отношениях Мужчины с высоким интеллектом надежнее при долгосрочных отношениях

Как уровень интеллекта влияет на романтические отношения у мужчин?

ТехИнсайдер
«Сейчас у центрального университета более 40 партнеров — это крупнейшие компании страны» «Сейчас у центрального университета более 40 партнеров — это крупнейшие компании страны»

В этом сентябре Центральный университет набрал абитуриентов на обучение

Деньги
Кофейно-чайная зависимость страны Кофейно-чайная зависимость страны

Есть ли возможность увеличить долю сырья на рынке горячих напитков России

Агроинвестор
Кострома: Личный опыт Кострома: Личный опыт

Впечатления автотуристов из Москвы, которые приехали в Кострому на уик-энд

КАНТРИ Русская азбука
Андрей Соколов: «То, что я не попал в самолет, может быть, меня от чего-то спасло» Андрей Соколов: «То, что я не попал в самолет, может быть, меня от чего-то спасло»

«Говорю себе всегда так: что Бог ни делает, все к лучшему»

Коллекция. Караван историй
Открыть в приложении