Вступили в строй три кластера Байкальского глубоководного нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба Baikal-GVD

26.04.2018

---

Институт ядерных исследований РАН, Объединенный институт
ядерных исследований,

Иркутский государственный университет, Нижегородский
государственный технический университет, Санкт Петербургский государственный
морской университет

Институт экспериментальной и прикладной физики Чешского
Технического Университета в Праге

Факультет матеиматики, физики и инорматики Комениус
Университета, Братислава, Словакия

EvoLogiks Gmbh, Berlin

Пресс-релиз

Вступили в строй три кластера Байкальского глубоководного
нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба Baikal-GVD

Организации-члены международной научной коллаборации
«Байкал» сообщают, что 10 апреля 2018 года в результате совместной работы по
исследованиям, разработкам, производству и монтажным работам во время
экспедиции на озеро Байкал с 20 февраля по 12 апреля 2018 г был введен в строй
третий кластер создаваемого глубоководного нейтринного телескопа
кубокилометрового масштаба Baikal-GVD. Также были проведены необходимые
регламентные работы по устранению выявленных недостатков на двух ранее
установленных кластерах, и все три кластера были объединены в единую систему
сбора и обработки данных.

Телескоп Baikal-GVD предназначен для исследования природного
потока нейтрино высоких энергий. Нейтрино, пройдя атмосферу или сквозь толщу
Земли, может с некоторой вероятностью провзаимодействовать в воде озера Байкал
и породить каскад заряженных частиц, движущихся со сверхсветовой скоростью в
среде. Такие частицы излучают «черенковский свет», который регистрируется
оптическими модулями установки. Расположение оптических модулей на известных
расстояниях друг от друга в водной среде и быстродействие регистрирующих систем
позволяют измерять задержки прихода световых импульсов между оптическими
модулями и по задержкам восстанавливать место событий и траектории движущихся
частиц с угловой точностью до долей градусов. Так как траектории заряженных
частиц и первоначальных частиц (нейтрино и мюонов) практически совпадают, а
нейтрино в космическом пространстве движется по прямолинейным траекториям от
источника практически без потери энергии, то большие глубоководные нейтринные
телескопы после достижения определенных размеров позволят открыть эру
нейтринной астрономии, т.е. изучать структуру и процессы Вселенной на
расстояниях, которые не доступны никаким другим способам и инструментам.

Свойства байкальской воды, а также совокупность других
сопутствующих обстоятельств дают возможность создания уникальной в мировой
практике по чувствительности и угловому разрешению установки, открывающей новые
горизонты в астрономии и астрофизике. Первый шаг сделан – создан нейтринный
телескоп из трех кластеров с эффективным объемом 0,15 кубических километров и
созданы все предпосылки для наращивания объема больше кубического километра.

Оптический модуль состоит из прозрачной стеклянной сферы
производства Nautilus Marine Service GmbH (Германия), выдерживающей давления до
600 атмосфер, фотоэлектронного умножителя (ФЭУ) с диаметром фотокатода 25 см,
преобразующего световые импульсы в поток электронов, магнитного экрана,
защищающего ФЭУ от изменений магнитного поля земли, оптического геля,
выполняющего роль согласующего слоя для устранения отражений от стеклянных
поверхностей и скрепляющего все элементы ОМ внутри стеклянной сферы, плат электроники
и герметичного разъема для связи внутренних устройств и внешних управляющих
модулей, осуществляющих электропитание, ввод управляющих сигналов, вывод
аналоговых сигналов от ФЭУ, калибровку и синхронизацию работы всех элементов
телескопа. Оптические модули крепятся на расстояниях 20 м друг от друга на
вертикальных кабель-тросах на глубине от 1300 до 650 м. Каждый из 12 ОМ
образуют секцию и подключены кабелем к центральному модулю секции, где
аналоговые сигналы оцифровываются и поступают в управляющие модули гирлянды.
Гирлянда состоит из трех секций (36 ОМ). 8 гирлянд образуют кластер. Гирлянды
располагаются в вершинах правильного семиугольника на расстоянии 60 м друг от
друга и одна гирлянда в центре семиугольника. Расстояние между центрами
аналогичных кластеров 300 м. Между кластерами располагается импульсный источник
света на основе полупроводникового лазера для проверки работоспособности
системы из трех кластеров в целом. На каждой гирлянде располагается по 3-4
гидроакустических модема, которые вместе с расположенными у дна и жестко
закрепленными модемами с известными координатами образуют гидроакустическую
систему определения координат оптических модулей с точностью не хуже 20 см, что
необходимо для восстановления траекторий движения светящихся частиц.

В состав телескопа также входит ряд перспективных устройств,
с помощью которых исследуются способы гидроакустической регистрации нейтрино
сверхвысоких энергий, альтернативные, более надежные и простые способы
определения координат оптических модулей, устройства для исследований и
мониторинга гидрологических и оптических свойств водной среды, устройство для
измерения вариативности напряженности электрического поля в водяной толще озера
Байкал.

Байкальский глубоководный нейтринный телескоп является
уникальной научной установкой России и, наряду с IceCube, ANTARES и KM3NeT, входит в Глобальную нейтринную сеть
(GNN) как важнейший элемент сети в Северном полушарии Земли и как первый шаг на
пути создания международного научного консорциума «Глобальная нейтринная
обсерватория» (GNO). Телескопы, расположенные в Северном полушарии, обладают
важным преимуществом - они способны вести практически непрерывное наблюдение
центра Галактики (Baikal-GVD -18 часов и KM3NeT -15 часов в течение суток) и
Галактической Плоскости, где сконцентрирована основная часть потенциальных
галактических источников космических лучей (пульсары, остатки сверхновых,
двойные системы и т.д.), включая массивную черную дыру Sgr A* в центре
Галактики. Совместная работа в сети обеспечивает непрерывное наблюдение по всей
небесной сфере без потери эффективности, что является целью и преимуществами
совместной деятельности.

Спикер коллаборации «Байкал»
член-корреспондент РАН Г.В.
Домогацкий

-

Ссылка на источник