Редактор GeekTimes
796,2
рейтинг
19 мая 2015 в 20:40

Российские учёные завершили первый этап строительства крупнейшей нейтринной обсерватории на озере Байкал

image
Оптический модуль

Совместными усилиями ученых Института ядерных исследований Российской академии наук (Москва), Объединенного института ядерных исследований (Дубна) и других участников т.н. «Коллаборации Байкал» введён в эксплуатацию первый кластер глубоководного нейтринного телескопа «Дубна» на озере Байкал. Кластер был развернут в первых числах апреля 2015 года

image

Мало кто знает, что Байкал – не только крупнейшее пресноводное озеро в мире, но и лаборатория по отслеживанию нейтрино. На дне озера находится Байкальский нейтринный телескоп, он же НТ1000, также известный как Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector). Это комплекс глубоководных приборов, занимающийся детектированием нейтрино.

Идея регистрации элементарных частиц на крупномасштабных черенковских детекторах в естественных прозрачных средах была впервые высказана в начале 1960-х годов советским ученым М.А. Марковым. А в конце 1970-х советский академик А.Е. Чудаков предложил использовать для детектирования нейтрино озеро Байкал. Озеро оптимально подходит для этого по нескольким причинам. Во-первых, из-за его глубины, которая превышает 1 км; во-вторых, из-за прозрачности чистейшей воды, составляющей примерно 22 м; в-третьих, из-за того, что на большой глубине в течение всего года температура остается постоянной — 3,4°С; и самое главное, зимой озеро покрывается толстым слоем льда, с которого очень удобно опускать под воду научную аппаратуру.

image
Монтаж гирлянды оптических модулей

Первая версия телескопа НТ200 была построена в 90-х годах. Первое нейтрино поймали в 1994-м. Вдохновлённые успехом, учёные в 2000-м году приступили к строительству следующей версии телескопа НТ1000.

Кластер «Дубна» уже содержит 192 оптических модуля, погруженных на глубины до 1300 метров и стал одним из трёх наиболее крупных детекторов нейтрино в мире. К 2020 году планируется закончить создание детектора. Он будет состоять из 10 — 12 кластеров с эффективным объёмом 1 км3. Такой же объём льда используется в качестве черенковского радиатора у крупнейшей на данный момент нейтринной обсерватории IceCube.

image
Проверка на работоспособность центрального модуля секции перед погружением гирлянды на глубину 1300 м

Коллаборация «Байкал» включает в себя сегодня: Институт ядерных исследований РАН (Москва), Объединенный институт ядерных исследований (г. Дубна), Иркутский государственный университет, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова, Нижегородский государственный технический университет, Санкт-Петербургский государственный морской технический университет, компанию Evologic ( Германия), Институт ядерной физики (Ржеж) и Институт экспериментальной и прикладной физики (Пражский Университет, Чехия), Братиславский университет (Словакия).

image
Заключительный ритуал. Каждый должен подержаться за последнюю веревочку, связывающую установленный кластер с поверхностью льда и подумать: все ли сделано для бесперебойной работы кластера

«Природный поток нейтрино несет в себе богатейшую, и во многих отношениях уникальную, информацию об окружающем нас мире. Исследование этого потока в различных энергетических диапазонах способно дать ключ к пониманию ранних стадий эволюции Вселенной, процессов формирования химических элементов, механизма эволюции массивных звезд и взрывов Сверхновых, пролить свет на проблему темной (невидимой) материи, на состав и внутреннее строение Солнца сегодня и в достаточно удаленном прошлом, и даже продвинуться в понимании проблемы внутреннего строения одного из наиболее трудных для изучения объектов – планеты Земля.» – так поясняет необходимость создания комплекса академик В.А. Рубаков, руководитель секции ядерной физики Отделения физических наук РАН.
Вячеслав Голованов @SLY_G
карма
131,2
рейтинг 796,2
Редактор GeekTimes
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое

Комментарии (8)

  • 0
    Непонятно — они его со льда опускают просто, а потом он в толще воды висит?

    А как потом корректируется его положение?
    • +2
      Да можно элементарно — груз и поплавок. Груз на дне, поплавок с приборами на нужном расстоянии от него.
      Кстати, на фото нечто похожее на поплавки видно — оранжевые шары.
      • +1
        Как я понял, там до дна ещё ого-го…

        К тому же, это не объясняет как они с подводными течениями борются.
        • +1
          Какие течения в стоячем озере?
          А вообще, детекторы, если мне память не изменяет, на глубине чуть более 1км находятся. Кабель от них идет по дну.
          • 0
            Вроде кабель с телескопа уходит сверху (по крайней мере в Baikal Neutrino Telescope NT200 — "was constructed during 1993 – 1998. It contained 192 photodetectors grouped into eight vertical strings placed at the depth of 1100-1200 m overlapping 100 000 cubic meters of fresh water."): inspirehep.net/record/1123342/plotsinspirehep.net/record/1123342/files/figs_nt200+goldplated.png

            На сайте проекта baikalweb.jinr.ru есть подробное описание «GVD Proposal» «НТ1000
            Научно-Технический Проект Глубоководного Нейтринного Телескопа Кубокилометрового Масштаба на оз. Байкал» — 2010 — baikalweb.jinr.ru/gvd/GVD.pdf
            Базовая конфигурация кластера НТ1000 включает в свой состав восемь гирлянд, каждая из которых состоит из 2-х секций по 12 оптических модулей, центра сбора данных кластера и кабельных коммуникаций, связывающих кластер с Береговым Центром (БЦ). Центр сбора данных кластера (см. Рис. 4.4.1) состоит из трех подводных модулей, расположенных вблизи поверхности оз. Байкал (глубина около 30 м): коммутационного центра, PС-сферы и муфты оптического кабеля…
            Гирлянды связаны с центром сбора данных кластера кабелями длиной ∼1.2 км, по которым осуществляется передача данных, электропитания и синхронизация работы секций.…
            Центр управления кластера связан с БЦ кабелем длиной около 6 км. По этому кабелю на кластер подается электропитание и осуществляется передача цифровой информации по гигабитной волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).
            … Донные кабельные линии, общим числом 12 штук (по одной на каждый кластер) через 16-ти портовый сетевой коммутатор заводятся на вход рабочей станции (Host PC), где и происходит дальнейшая обработка потока данных.


            Сначала все собирают вблизи поверхности озера, а затем отправляют по донному кабелю на берег (схема — стр 84). Про течения есть на стр 60 и далее, глава 5 Акустическая система позиционирования, стр 63 и 64 — пример смещений (единицы метров)
        • +1
          Обычно на дно бросают груз, к которому прицеплен фал. К нему крепится цепочка размыкатель-трос-полезная нагрузка-трос-поплавок. В результате полезная нагрузка оказывается растянута между грузом и поплавком. Груз лежит на дне и надежно фиксирует всю конструкцию. Размыкатель позволяет поднять всю конструкцию акустическим сигналом с поверхности.
  • +3
    А есть где-то информация как расшифровывается нейтрино, какого рода информацию содержит, как проверяют и как используют более конкретно?
  • +1
    Слово «крупнейшей» в заголовке, как мне кажется, лукавство. Учитывая, что уже работает комплекс IceCube (http://en.wikipedia.org/wiki/IceCube_Neutrino_Observatory), который уже больше, чем то, что планируется построить на Байкале.

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.