ТЕМЫ
Архив
< Апрель 2024 >
Пн Вт Ср Чт Пт Сб Вс
1 2 3 4 5 6 7
8 9 10 11 12 13 14
16 17 18 19 20 21
22 23 24 25 26 27 28
29 30          
Сегодня
Новости науки в Иркутской области

Иркутские астрофизики рассказали о результатах работы в 2023 году и планах на ближайшее время

Иркутск, 31.01.24 (ИА «Телеинформ»), - Иркутские физики рассказали о результатах, полученных на гамма-обсерватории TAIGA и Байкальском нейтринном телескопе, и о перспективах развития исследований и приборной базы.

Научный руководитель Научно-исследовательского института прикладной физики ИГУ Николай Буднев объяснил, что физики работают для того, чтобы понять, как устроена Вселенная и что будет дальше:

– Тысячи лет людям было интересно, что ж там – на небе. Но природу этих объектов никто понять не мог. Для того, чтобы получить наиболее полную информацию о физических свойствах, о природе объектов, которые есть во Вселенной, нужно изучать не только видимое, свет, но и другие источники: гравитационные волны, электромагнитные волны (от радиоволн до фотонов сверхвысоких энергий), заряженные частицы, которые порождаются в разных астрофизических объектах, и нейтрино. Только изучая всё это в совокупности, можно понять историю нашей Вселенной: как она возникла, как она развивается, что с ней будет в будущем.

Электромагнитное излучение (фотоны) самых высоких энергий называются гамма-квантами. Их энергия в тысячи раз больше, чем у протонов в Большом адронном коллайдере. Прибайкалье является единственным местом на Земле, где регистрируются носители информации самых высоких энергий всех трёх типов: нейтрино – на Байкале, заряженные частицы и гамма-кванты в гамма-обсерватории TAIGA (Тункинская долина), – подчеркнул Николай Буднев.

Байкальский нейтринный проект начал развиваться в 1980 году. С 2015 года в районе 106 километра КБЖД, у мыса Ивановский, началось создание установки Baikal-GVD. Установка состоит из блоков, сейчас развёрнуто 12 кластеров. В 2021 году на лёд Байкала приезжали губернатор Иркутской области Игорь Кобзев, министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков и директора крупнейших ядерных центров страны, тогда запустили восемь кластеров. Аппарат вышел на уровень достоверности в пять сигм (статистическая обеспеченность). На данный момент приборы распределены в объёме 0,6 кубического километра. По словам Николая Буднева, ближайшая цель – кубический километр (это 20 кластеров – каждый кластер добавляет 0,05 кубокилометра). За один год обычно разворачивается по два кластера. Значит, 20 будет через четыре года. В будущем объём установки может достичь 10 кубических километров. Завершение этого проекта, скорее всего, будет не в 21 веке.

Нейтрино – одна из трёх бесконечно живущих элементарных частиц материи, наряду с электроном и протоном. Через все объекты каждую секунду проходят миллиарды нейтрино. Нейтрино нельзя поймать или зарегистрировать, но есть способ зафиксировать его взаимодействие с другим веществом, однако, для этого объём мишени должен быть очень большим. Поэтому и Байкальский нейтринный телескоп должен быть большим. При взаимодействии нейтрино с водой рождаются заряженные частицы, которые в воде движутся быстрее скорости света в вакууме, и порождают в воде черенковское излучение (эффект Вавилова-Черенкова). Если вода прозрачная, как в Байкале, то излучение распространяется, и может быть зарегистрировано. Так можно установить направление, откуда прилетело нейтрино, его энергию и тип (их три), объяснил Николай Буднев.

Телескоп представляет из себя кристаллическую решётку оптических детекторов, распределённых на тросах, с некоторым пространственным шагом. Взаимодействия с нейтрино высоких энергий (космического происхождения) очень редкие.

В 2024 году начали публиковать результаты о регистрации астрофизических нейтрино: максимальная зарегистрированная энергия нейтрино на Байкале – 1,2 на 10 в 15-ой степени электрон-вольт (это почти в тысячу раз больше, чем протоны в Большом адронном коллайдере, притом, что масса нейтрино намного меньше протона).

Эти нейтрино высоких энергий приходят из далёкого космоса, но существуют и массы нейтрино с низкой энергией, которые появляются после взаимодействия заряженных частиц высоких энергий с атмосферой Земли – они мешают регистрации астрофизических нейтрино высоких энергий. Телескоп уже зарегистрировал десятки тысяч нейтрино, но в основном они атмосферные. За все годы работы телескопа астрофизических нейтрино высоких энергий было зарегистрировано всего 27, однако, физики считают, что это достаточно много (это касается только событий с высокой точностью регистрации, вероятно, таких нейтрино было больше).

Директор НИИ прикладной физики ИГУ Андрей Танаев уточнил, откуда летят нейтрино высоких энергий:

– Источники этих нейтрино – катастрофические события в космосе, с выделением энергии, больше которой нет. В основном эти события происходили, когда Вселенная была молодая, когда формировались галактики, когда чёрные дыры в ядрах галактик выжирали всё вещество вокруг. Источники этих нейтрино находятся очень далеко. А сигнал от них дошёл только сейчас. Когда нейтрино вылетали, площадь фронта постоянно росла, количество оставалось прежним, и плотность падала, поэтому на Земле их регистрируется мало.

Николай Буднев напомнил, что российские учёные сделали вывод: основными источниками нейтрино являются блазары (светящиеся яркие и активные галактические ядра с джетами (струи плазмы), направленными в сторону наблюдателя). В их центре находится чёрная дыра массой в миллиарды солнечных. На Байкале из 27 событий два можно привязать к конкретным блазарам.

Информация приходит из-под вод Байкала по оптических кабелям на берег, передаётся по радиоканалу в Байкальск, по магистральным оптическим каналам поступает в Объединённый институт ядерных исследований в Дубне. Сейчас 12-ый кластер на Байкале развёрнут не полностью, потому что невозможно было докупить часть оборудования из-за санкций. Также учёные начали разворачивать 13-ый кластер. В 2024 году выезд запланирован на 16 февраля, планируется проложить два или три кабеля и развернуть ещё два кластера (13 и 14). Подобные проекты развиваются на Южном полюсе (Амундсен-Скотт), в Средиземном море у Сицилии и в Китае (также планируется совместный с Baikal-GVD проект с китайскими учёными на Байкале). Изучение нейтрино и его источников позволит понять, как формировалась наша Вселенная. При этом фундаментальная наука позволит развивать прикладную, появятся принципиально новые технологии, считают иркутские физики.

Помимо нейтрино в Иркутске изучают заряженные космические частицы, энергия которых в миллионы раз больше, чем у протонов в БАК. В Тункинской долине находится комплекс TAIGA, установки на котором начали создавать с 1993 года, они регистрируют заряженные частицы, прилетающие из космоса. Они не могут пройти атмосферу, на высоте около 50 километров они порождают частицы, которые вызывают вспышки света. TAIGA регистрирует эти вспышки взаимодействия заряженных частиц и фотонов сверхвысоких энергий. По вспышкам устанавливается тип, энергия и место происхождения частиц. TAIGA специализируется на гамма-квантах самых высоких энергий. Причём важно выделить события, которые порождаются гамма-квантами из тех, которые порождаются ядрами частиц – это сложная задача. Гамма-квант оставляет вытянутое изображение, а ядра – в виде кляксы. Проблема, как и с нейтрино – нужны большие площади установок. В Тункинской долине установка, которая регистрирует черенковское свечение (по принципу сверхчувствительного фотоаппарата), имеет площадь – один квадратный километр (эффективная площадь регистрации частиц – два квадратных километра).

В 2023 году была проведена модернизация камер комплекса TAIGA. Из-за санкций, к сожалению, не ввели новый телескоп (не было фотоумножителей, они поступили только в декабре). В 2024 году будет введён в строй четвёртый телескоп, в 2025 году –пятый. Тогда TAIGA будет иметь самую высокую чувствительность в мире. В 2026 году планируется построить шестой телескоп с зеркалом в шесть метров. Далее планируется построить установку в 20 квадратных километров, но все будет зависеть от финансирования.

Фото TAIGA, НИИПФ ИГУ

 
Летопись байкальских тревог
Рейтинг@Mail.ru Яндекс цитирования Яндекс.Метрика
  • Все права защищены © ООО «ИРА Телеинформ». Любое использование материалов допускается только при наличии гиперссылки на i38.ru (для интернет-СМИ) или на ИА «Телеинформ» (печатные, эфирные СМИ)
  • Дизайн-концепция © «Gombo Design». Верстка и техническая поддержка © «БайкалТелеИнформ»
  • Регистрационный номер — ИА № ФС 77 - 75717, выдан 24.05.2019 Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций (Роскомнадзор)
  • Политика в отношении обработки персональных данных
  • На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)
  • онлайн курсы бровиста