Как стать автором
Обновить

BAIKAL-GVD. Охотники за нейтрино

Научно-популярное
Из песочницы
Цикл научно-популярных видео «BAIKAL-GVD. Охотники за нейтрино» рассказывает о строительстве уникальной установки по детектированию нейтрино на озере Байкал, о целях и задачах эксперимента и о людях в нем участвующих. Это цикл о серьезном и веселом, грандиозном и обыденном, простом и сложном – обо всем, с чем приходится сталкиваться людям, решившим приоткрыть завесу очередной тайны Вселенной.

image

Открытие астрофизических нейтрино высоких энергий в 2013 году ознаменовало рождение новой области знаний – нейтринной астрофизики высоких энергий. Это произошло, когда размещенный на Южном полюсе в толще антарктического льда детектор IceCube впервые зарегистрировал нейтрино с энергией выше 1000 ТэВ. На сегодняшний день экспериментом IceCube в Южном полушарии зарегистрировано более 100 астрофизических нейтрино высоких энергий. Чтобы детектировать нейтрино со всей небесной сферы, требуется создание нейтринного телескопа гигатонного масштаба в Северном полушарии. Поэтому, начиная с 2015 года, на озере Байкал ведется активное строительство нейтринного телескопа второго поколения BAIKAL-GVD.

image

Строящийся Байкальский нейтринный телескоп является уникальной научной установкой и, наряду с телескопами IceCube, ANTARES и KM3NeT, входит в Глобальную нейтринную сеть (GNN) как важнейший элемент сети в Северном полушарии Земли.

Нейтрино – прекрасный «рассказчик» об астрофизических катаклизмах. Оно летит сквозь Вселенную, практически никем и ничем не поглощаясь. Поскольку эта частица нейтральная, магнитными и электрическими полями она не отклоняется, а это значит, что ее источник лежит именно в том направлении, откуда зарегистрировали появление нейтрино. Источниками долетевших до Земли космических нейтрино служат взрывы сверхновых звезд, черные дыры, активные ядра галактик или двойные звездные системы. Именно поэтому нейтрино – прекрасный инструмент для изучения происходящих в космосе процессов.

image

Нейтринный телескоп BAIKAL-GVD предназначен для регистрации и исследования потоков нейтрино сверхвысоких энергий от астрофизических источников. С его помощью ученые планируют исследовать процессы с огромным выделением энергии, которые происходили во Вселенной в далеком прошлом. Одной из загадок современной астрофизики является механизм рождения во Вселенной астрофизических нейтрино, в миллиарды раз энергичнее солнечных нейтрино, и Байкальский нейтринный телескоп благодаря своим уникальным характеристикам сможет пролить свет на эту тайну.

image

Байкальский нейтринный телескоп – это нейтринный детектор, расположенный в озере Байкал на расстоянии 3,6 км от берега, где глубина озера достигает 1366 м. Место для установки было выбрано не случайно. Во-первых, в этом районе проходит железная дорога, и протянуты линии электропередач. В 55 км от детектора находится крупный промышленный и научный центр — город Иркутск. Во-вторых, вода озера пресная, что предотвращает возможные повреждения оборудования. В-третьих, на протяжении двух месяцев в году озеро покрывается прочным ледяным покровом, позволяющим без опасений вести монтажные работы. И, наконец, в Байкале отсутствуют фоновое свечение от К40 и биолюминесценция, которая носит вспышечный характер.
Они могли бы помешать правильной работе детектора.

image

При прохождении нейтрино сквозь толщу Байкальской воды есть вероятность, что некоторые из неуловимых частиц все-таки будут остановлены водой. В случае такого взаимодействия образуется либо мюон, либо ливневый каскад из частиц высоких энергий. И мюон, и ливневый каскад вызывают свечение воды, называемое в физике черенковским излучением — явление, обнаруженное советскими физиками П. А. Черенковым и С. И. Вавиловым. Такое свечение возникает тогда, когда заряженная частица (например, мюон) движется в воде со скоростью больше, чем скорость света в воде (скорость света в воде уменьшается обратно пропорционально коэффициенту преломления). Фактически, происходит явление, при котором мюон обгоняет свет. Задача детектора — зарегистрировать черенковское излучение и отделить события с астрофизическими нейтрино от остальных возможных событий.

image

Самая крупная структурная единица GVD – это кластер. На 2020 год детектор имеет семь кластеров, находящихся друг от друга на расстоянии 300 м. Каждый кластер состоит из 8 вертикально подвешенных гирлянд, на которых висят стеклянные оптические модули – по 36 на каждой гирлянде. По проекту объем готовой установки на озере Байкал должен составить порядка одного кубического километра.

image

Байкальский нейтринный телескоп строится сегодня силами международной коллаборации с ведущей ролью Института ядерных исследований РАН (г. Москва) — основоположника этого эксперимента и направления “нейтринной астрономии” в мире, и Объединенного института ядерных исследований (г. Дубна). Всего в проекте принимают участие более 70 ученых и инженеров из десяти научных центров России, Германии, Польши, Чехии и Словакии.

Фотографии Баира Шайбонова, старшего научного сотрудника ЛЯП ОИЯИ


Читать транскрипт к первому ролику
Видео 1 / Про Паули, Ферми и нейтрино
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Годом, когда нейтрино было теоретически предложено, следует считать 1930 год, когда великий австрийский физик Вольфганг Паули предположил, что при слабых распадах, бета-распадах ядер, вылетает еще одна невидимая частица. Зачем он это сделал?

Дело в том, что в то время существовала и была строго доказана проблема несохранения энергии в распадах ядер, в так называемых бета-распадах ядер. Существует по крайней мере три вида распада ядер: альфа, бета и гамма. Так вот, в альфа- и гамма-распадах, которые являются сильными и электромагнитными распадами соответственно, энергия и импульс строго сохранялись, а в бета-распадах не сохранялись. И это была фундаментальная проблема, которую пытались решить самые великие умы того времени. Некоторые даже пытались предположить, что, возможно, энергия не сохраняется. Что, конечно же, было бы очень плохо, потому что это один из основополагающих, фундаментальных принципов современной науки.

И Вольфганг Паули предложил идею, что вылетает еще одна частица, которая просто уносит часть этой энергии. Он назвал эту частицу «нейтрон». Уже в 1932 году другой физик — Чедвик — открыл нейтрон, и оказалось, что этот нейтрон тяжелее, чем протон, поэтому на роль частицы Паули он никак не подходил. Тогда Энрико Ферми — другой великий физик, итальянец — предложил назвать частицу Паули «маленьким нейтроном», что по-итальянски — «нейтрино». Вот так появилось название «нейтрино», и Энрико Ферми создал первую теорию таких распадов, в которых участвует нейтрино. И Паули был уверен, что нейтрино невозможно будет обнаружить, потому что по этой теории, которую создал Ферми, следовало, что вероятность взаимодействия нейтрино очень-очень маленькая. Однако уже в 1950-х годах нейтрино были обнаружены, что привело в итоге к Нобелевской премии, которая была дана Рейнсу.

Представьте себе, что вы распутываете какое-то сложное дело, как это делает какой-нибудь сыщик, например Шерлок Холмс. И вы пытаетесь найти какие-то улики. И чем больше времени прошло, тем сложнее распутать дело, потому что даже оставшиеся улики со временем исчезают.

Так вот, физики, которые пытаются регистрировать космические нейтрино, пытаются распутать дело, которое происходило пять миллиардов лет назад, – пожирание звёзд чёрными дырами в центрах зарождающихся галактик. Такие чёрные дыры в центрах галактик называются «активными галактическими ядрами». Они, конечно, излучают очень много разных частиц: фотонов, пионов, протонов и так далее, но практически все из них застревают внутри всё той же самой среды, потому что она очень плотная и горячая. И они там либо застревают, либо теряют свою энергию и перестают быть информативными. Кроме нейтрино.

Нейтрино такая слабая частица, что, с одной стороны, это очень тяжело для экспериментаторов, потому что нужно огромные детекторы строить. С другой стороны, это очень здорово, потому что все эти плотные облака вещества она проходит абсолютно не поколебавшись. С какими энергиями и направлениями нейтрино родилось, с такими оно к нам и летит. Поэтому если мы их насобираем, то можем с помощью нейтринного света реконструировать, что же там происходило.

Активное галактическое ядро — это лишь один из таких примеров. Есть много разных других сценариев, которые интересны физикам для изучения. И вот современная астрофизика перешла в такой режим, который по-английски называется multi-messenger. Это значит, что мы получаем информацию при помощи разных переносчиков информации. Это могут быть и фотоны, и нейтрино, и другие частицы. Всё вместе даёт нам более полную картину и позволяет, как тому самому Шерлоку Холмсу, воссоздать все детали события, которое происходило миллиарды лет назад.


Читать транскрипт ко второму ролику
Видео 2 / Про идею, 90-е и телескоп NT-200
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Нейтрино — это такая частица, которая взаимодействует очень слабо. Поэтому для того, чтобы её зарегистрировать, приходится обычно строить очень большие детекторы. Когда мы говорим про нейтрино, летящие из космоса, то, кроме того, что они по-прежнему слабо взаимодействуют, их ещё и очень мало. Это ещё дополнительный фактор, который требует какой-то компенсации. Поэтому детекторы, которые регистрируют космические нейтрино, поистине колоссальны – это кубические километры, в которых уже не тысячи тонн, а миллиарды тонн вещества.

Григорий Домогацкий
руководитель Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН,
руководитель проекта BAIKAL-GVD,
доктор физико-математических наук,
член-корреспондент РАН,
председатель Научного совета РАН по нейтринной физике

Вот эта идея создания таких больших детекторов, черенковских детекторов, в воде в качестве нейтринных телескопов была впервые высказана Марковым на Рочестерской конференции в 1960-м году. Идея Маркова состояла в использовании черенковского свечения больших объемов, природных объемов воды.

И тогда Александр Евгеньевич Чудаков, сам блестящий экспериментатор, предложил Моисею Александровичу подумать на тему, что мы могли бы начать на Байкале, как на полигоне, проводить вот такие исследовательские работы.

А Байкальский проект, изначальная задача которого была стать полигоном, постепенно образовался. Датой образования можно считать первое октября 1980 года, когда в Институте ядерных исследований была образована Лаборатория нейтринной астрофизики высоких энергий… в целой задаче… Я был избран ее руководителем. В 1987—1988 годах уже была поставлена первая гирлянда, гирлянда детекторов, на которой были получены первые физические результаты. Они стали основой первой кандидатской диссертации. А к 1990-му году были решены основные задачи. Какие? Было понятно, какой сделать конструкцию этого детектора. Умершим Андреем Ивановичем Панфиловым был придуман замечательный каркас будущего детектора НТ-200, который верой и правдой служил всему эксперименту. Был создан оптический модуль. И к 1990-му году это уже всё вошло в стадию потока.

И в 1993-м, 1994-м, 1995-м… всё-таки в стране еще работало производство… Мы сами делали стеклянные модули, и всё кабельное хозяйство всегда было наше, и электроника была наша, то есть западного ничего не было.

В 1994-м году было зарегистрировано первое нейтрино, вообще первое подводное нейтрино. Джилкибаев провел первый анализ и выделил первое событие от нейтрино.
Наладилась регистрация нейтрино, пошло измерение потоков. И в течение всей второй половины 90-х и начала 2000-х годов два детектора: Байкал и AMANDA (детектор, который был построен на Южном полюсе) — и определяли уровень результатов задачи изучения падающего на Землю диффузного потока нейтрино высоких энергий.

Жан-Арыс Джилкибаев
ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН,
доктор физико-математических наук

Этот эксперимент создаёт инструмент для исследования новой области науки – нейтринной астрофизики. Два слова «нейтринная астрофизика» – ключевые слова. Нейтрино – это частица, которая позволяет исследовать процессы во Вселенной. Она обладает необычайными свойствами: практически не имеет массы, не имеет зарядов и позволяет исследовать процессы, которые происходят в таких объектах, как взрывы сверхновых, в ядрах активных галактик и прочих самых мощных по своему энерговыделению объектах и процессах. А астрофизика – это как раз прибор, который будет находить эти объекты так же, как мы используем обычную нашу астрономию. Нейтрино позволяет развивать новую область астрономии – нейтринную астрономию, а также астрофизику.


Читать транскрипт к третьему ролику
Видео 3 / Про толстый лёд и цели исследований
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Байкал ещё уникален тем, что он покрыт толстым слоем льда — порядка одного метра толщина этого льда — в феврале и марте. И этой толщины достаточно для того, чтобы располагать тяжёлую технику на поверхности и устанавливать в это время наши детекторы, которые потом работают круглый год.

Григорий Домогацкий
руководитель Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН,
руководитель проекта BAIKAL-GVD,
доктор физико-математических наук,
член-корреспондент РАН,
председатель Научного совета РАН по нейтринной физике

Задача правильно поставленная. И Байкал, в общем, вполне приемлемое место. Оно обладает для нас, для России, огромными преимуществами. Лёд решил проблему всей этой безумно сложной работы в открытом океане. Пресная вода… Байкал — хорошее место для этой науки. Наука здесь может развиваться долго, это очень долгосрочная задача.

Жан-Арыс Джилкибаев
ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН,
доктор физико-математических наук

Здесь, сквозь вас, сквозь меня, проходят миллионы, так скажем, десятки, сотни миллиардов нейтрино от Солнца, и мы совершенно на них не реагируем. Поэтому, к сожалению, для регистрации нейтрино от активных ядер галактик нужны огромные объёмы… Как вот телескоп, который мы реализуем на Байкале, масштабов кубического километра и больше. Это объёмы вещества, которые позволят зарегистрировать такие частицы.

Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Дело в том, что на атмосферу постоянно падают протоны и другие ядра, которые остались от взрыва всяких разных сверхновых, находящихся или находившихся где-то в относительной близости от нашей Солнечной системы. И вот, когда эти протоны и другие ядра падают на атмосферу, они взаимодействуют с ядрами атмосферы и рождают весь зоопарк элементарных частиц, какие у нас есть, в том числе огромное количество мюонов. Мюон – это вторая частица после нейтрино, которая тоже может пролететь очень много вещества. Она могла бы пролететь значительно большее количество вещества, если бы мюон был стабилен. Но он живёт не очень долго, поэтому рано или поздно всё равно распадается.

Мюоны, тем не менее, могут проходить сквозь гору, сквозь большие толщи воды и давать сигнал, похожий на нейтринный сигнал. В этом смысле любое глубоководное озеро или море является таким замечательным детектором. Потому что вам достаточно будет свою экспериментальную установку расположить просто на большой глубине. И толща воды сверху будет являться таким фильтром против этих мюонов.

Игорь Белолаптиков,
руководитель проекта BAIKAL-GVD в ОИЯИ,
и. о. начальника экспедиции,
научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ

Основная цель – это регистрация нейтрино сверхвысоких энергий. Уже на введённых кластерах установки мы получили ещё не до конца подтверждённое событие, но всё-таки уже указывающее на то, что мы зарегистрировали событие на уровне ПэВ-ных энергий. Таких, какие регистрировал IceCube.

Установка очень многофункциональная, и, с моей точки зрения, можно смотреть и какие-то более интересные моменты. Не ограничивается же вся физика, которую мы изучаем, этими сверхвысокими энергиями от объектов вне галактики и так далее. Есть очень интересные вещи, которые мы можем изучать с помощью нашей установки, например высокие энергии атмосферных нейтрино, то есть откуда они появляются. Куча вопросов до сих пор существует, и я думаю, что Байкал должен сыграть в этом одну из главных ролей. Основные результаты сейчас будут появляться постоянно.

Жан-Арыс Джилкибаев
ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН,
доктор физико-математических наук

Достигнув размеров порядка полукубического километра, мы будем чувствительны к этим нейтрино. А те калибровки, которые мы проводим с нашим детектором, показывают, что чувствительность у него та, которую мы и ожидаем. Потом Байкал — большое озеро, достаточно места. Есть куда расти, куда развиваться.


Читать транскрипт к четвертому ролику
Видео 4 / Про тесты модулей, оранжевый кунг и телефон
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Это у нас последний оптический модуль на этом кластере, который мы поставим за сегодня, шестой. Завтра продолжим работу. Сейчас он опускается в майну, куда до этого ушёл мой сотовый телефон сегодня утром.
— Сейчас тут снимается, как оптический модуль под воду уйдёт.
— Александр, привет! Что делаешь?
— Можешь тестировать.
— Вот. Кое-что делаем.
Он тестирует. Мы только что загрузили последний оптический модуль, шестой, и Александр проверяет, работает ли он.
— Тест прошёл, питание снято.
— Шикарный кадр! Не постановочный!
Здесь у нас очень интересное явление природы: среди горы ящиков сидит человек, который тестирует то, что находится внутри этих самых ящиков. И работы у него непочатый край, до самого заката Солнца.
— Я тут телефон уронил. Не видал?
— Видал, там, у якоря лежит. Если повезло, cейчас поднимем.
— Звонки не поступали?
— Звонил там кто-то, да.
— Что мы здесь делаем, Максим?
— Сейчас ставим зажим, перевешиваем на цепь и заводим на ту лебёдку.
Вот это оранжевый кунг. У него особая роль в этой экспедиции. Это так называемый штаб экспедиции, где сидит начальство, где простые люди тоже могут погреться, попить чайку, зарядить свои мобильные устройства. Здесь же раздаётся Интернет на всю эту площадку. Здесь решаются все стратегические вопросы: куда направлять войска, когда выходить, когда открывать атаки.

А рядом с кунгом ходит Саша. И стоят такие мусорные баки, потому что мы за чистоту Байкала. Весь мусор, который оставляем, за собой убираем обязательно и потом увозим на берег. Давайте посмотрим внутрь. Вот они все там сидят, отдыхают. Вот так вот выглядит изнутри.


Читать транскрипт к пятому ролику
Видео 5 / Укладка кабеля от телескопа к берегу
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

— Не, подожди, Миш. Я хотел начать говорить, когда ты лёд показываешь.

Мы сейчас находимся на льду Байкала. Толщина льда составляет примерно 76-80 сантиметров, и к берегу он немного утолщается. Сейчас здесь происходит одна из самых важных операций в нейтринном эксперименте – прокладка донного кабеля. Это осуществляется при помощи таких довольно замысловатых чудесных машин. Первая из них – это трактор с колесом, которое прорезает этот лёд толщиной около метра. А за ним в параллель идут две машины, задача которых абсолютно вертикально опускать трос — вот этот кабель — в воду. Расстояние, которое нужно пройти, — около четырёх с половиной километров до берега. И этот кабель должен лечь очень ровненько на дно и не порваться.

Эти машины были сделаны ещё в конце 80-х годов. Это довольно уникальные, как вы видите, сооружения, работают они до сих пор. И здесь очень важна слаженность команды. Ребята, которые здесь работают, несколько дней производили замеры льда, прочищали всю дорогу. Даже вчера мне тоже посчастливилось поучаствовать в этой работе. Тут вы можете посмотреть, как выглядит это самое колесо. У него такой приличный диаметр для того, чтобы прорезать специально этот байкальский толстый лёд. Оно жутко острое. То есть здесь вот такие острейшие специальные шипы на него приделаны. И такая получается фреза. А это колесо, главной целью которого является уложить трос в эту лунку, ровно по вертикали, точнее, под углом 88 градусов. Трос находится в натяжении и соединён с катушкой, которая движется вперед синхронно и параллельно той машине.


Читать транскрипт к шестому ролику
Видео 6 / Про зарядку, сборку стринга и Феррари
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Утро начинается с зарядки.
Утро начинается с того, что нужно привести в порядок майну, — хорошая физическая зарядка.
Это двенадцатый модуль, значит, первая нижняя секция готова. Едем дальше.
— Майна!
Вот это наша Феррари, Феррари-лебёдка.


Транскрипт седьмого ролика
Видео 7 / Про изменчивую погоду, кошелку и перехват
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

А теперь коротко о погоде. Всю предыдущую неделю здесь ярко светило солнце, и условия казались курортными. Как видите, здесь не всегда бывает погода именно такой. Сейчас свинцовые тучи спускаются с гор, и там, за горами, уже идёт снег. И если повернуть камеру в сторону, то мы увидим, что противоположного берега, на котором стояли горы, теперь не видно. Это значит, что на расстоянии между нами и этими горами где-то уже идёт снег. Стало ощутимо холоднее, поднялся ветер. Но мы продолжаем работать.

В общем, сейчас задача заключается в том, что нам нужно с нержавейки перейти на пластик. Делается эта процедура в несколько этапов. Первое – это повесить вот такой…

— Как это называется, Володя?
— Зажим для стального троса.
— Зажим, да. То есть фактически на вот этом зажиме будет сейчас висеть вся масса конструкции. И якорь, который, как мы знаем, весит чуть больше тонны.
— Это сухой вес, а в воде он весит 900 с чем-то. Плюс модули, они имеют отрицательную плавучесть. Значит, нагрузка на этот зажим будет ниже, чем на тот, который возле якоря.
— Да, но сейчас у нас осуществляется интересная процедура. Время чаепития. Вдруг между этими двумя пластинами образовался лёд, который потом в байкальской воде при температуре 4 градуса выше нуля растает и даст слабину. Чтобы это исключить, мы проливаем это из чайника.
— Какое усилие выставляется?
— 70 Ньютон-метров.
— 70 Ньютон-метров. Как только превышается это усилие, ключ начинает хрустеть. И капитан Шайбонов понимает, что крутить больше не надо.
— Майна!
— Всё, провисло.
— Сейчас мы тянем эту нержавейку с барабана и после этого будем с этой нержавейки перевешивать на пластик.

Сейчас мы освободили лебёдку от троса. И ту лебёдку сейчас повезут в специальное место, где будут наматывать новый трос, который предварительно будут размечать. За время стояния металлические конструкции здесь вмерзают в лёд, поэтому Максим отогрел их немножко. Сейчас присоединяемся и отвозим лебёдку.

— Отвозим ко мне в гараж.
— В гараж?
— Разбираем на металл и сдаём.
— Понятно. Молодец, Максим, ты не пропадёшь.

Русский язык чрезвычайно богат своими смысловыми оттенками, терминами. И он постоянно развивается. Вот вам простой пример. Вот это кошёлка. При слове «кошёлка» у каждого из нас возникают самые разные ассоциации. На Байкале «кошёлка» — это вот это. Но после того, как мы в эту кошёлку погрузим рельсы, она становится якорем.

Снег пошёл, товарищи. Кстати, действительно пошёл снег. Такое ощущение, что зима возвращается.

— Сейчас проблемa.
— Mы не можем определить, где берег.
— Ух ты, берега не видно. Всё, мы потеряны. Можно ориентироваться ещё несколько минут только по геолокации, но и это скоро уйдёт.

— Саша Аврорин, приём.
— Слушаю.
— Мы в якоре дырки просверлили, тестируй.
— Хорошо, я скажу, когда тест закончится.

— Майна!
— Ну вот, сегодня мы закончили собирать центральный стринг. Погода изменилась: пошёл снег, видимость очень низкая. Но работа продолжается. Собираем новый стринг под номером семь в четвёртом кластере.


Читать транскрипт к восьмому ролику
Видео 8 / Про якорь, акустику и оптический модуль
— Майна!

Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Первый этап установки стринга – это якорь. Он наполнен специальными рельсами. Полный вес этого якоря — 1 тонна 65 килограммов.

— За работу!
— Стоп!

Вот жёлтая метка. Это акустический модуль. Он крепится сюда специальными нержавеющими болтами, и сейчас он пойдёт вниз. На самом деле, акустический модуль прикрепили ребята, я только подошёл в самый последний момент.

Вот это акустический модем. Он нужен для того, чтобы определять координаты и положение всего стринга, и, как следствие, всех оптических модулей на нём. Он испускает звук, и другой такой же модем-модуль слушает его, и они друг с другом общаются. И, измеряя времена прихода звука и фазу этой звуковой волны, они могут определить свои координаты.

Вот это у нас оптический модуль. Оптический модуль состоит из фотоумножителя, который виден здесь внизу, он смотрит вниз. Фотоумножитель погружён в специальный оптический гель, который обеспечивает оптический контакт со стеклом. Сверху фотоумножитель питается высоким напряжением, вот здесь, где “Danger! High voltage!”. Тут же и электроника, которая считывает сигналы с этого фотоумножителя. И потом эти сигналы передаются в центральный модуль, который мы тоже покажем чуть позже.

На Байкальском нейтринном телескопе можно изучать не только астрофизические нейтрино сверхвысоких энергий, но и также солнечные нейтрино. Вот сейчас через эту трубу они проходят прямо к нам в телеобъектив. А вот я сейчас загораживаю. Через каждый квадратный сантиметр проходит до семи миллиардов нейтрино от Солнца в секунду.


Читать транскрипт к девятому ролику
Видео 9 / Про старый БЦ и центральные модули
Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Доброе утро! Мы находимся на 106-м километре Кругобайкальской железной дороги. Эта железная дорога была построена в конце 19 – начале 20 веков. И в настоящий момент она практически пришла в упадок, и здесь только ходит легендарный паровоз «Матаня», который катает туристов. Также она используется и для наших целей. Здесь находится береговой центр Байкальского нейтринного телескопа. Вот этот домик. Сейчас мы к нему подойдём.

Нейтринные физики — большие юмористы. «Стой! Напряжение мысли», — написали они здесь. Но здесь следы нейтрино, на самом деле, есть в самых неожиданных местах. Сейчас мы вам покажем одно совершенно уникальное место. Как только телескоп перешёл на работу в нейтрино сверхвысоких энергий, вот что произошло с домиком. Поток нейтрино начинает ломать домик.

Вот это парадный вход в старый береговой центр, и на двери висит, можно сказать, историческая табличка, ещё с тех давних времён, когда экспедиция только начиналась: “Зона экспедиции ИЯИ АH ССCР”.

Ну что, войдём внутрь, посмотрим, как тут всё устроено. Вот, если мы пойдём налево, мы попадаем в кухню.

— Доброе утро, Марк! Мы тут кино снимаем.
Здесь небольшое спальное место, рабочее место, здесь компьютеры у них стоят.
— Доброе утро! Кино снимаем.

Вот здесь ребята собирают центральные модули для Байкальского нейтринного телескопа. Вот как выглядят мозги, собирающие информацию со всех оптических модулей секции. То есть это две стеклянные полусферы, изнутри и снаружи они обклеены специальным Герленом. Внутри электроника, которая собирает информацию, а также подаёт питание на все оптические модули. Потом на неё ставится вторая такая же полусфера, тоже это всё обклеивается Герленом, который под водой может служить долго и не пропускает воду.

Игорь Белолаптиков,
руководитель проекта BAIKAL-GVD в ОИЯИ,
и. о. начальника экспедиции,
научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ

Мы планируем на 107-м километре всё обустроить, поставить для наших дам, всеми любимых поварих, такие блоки с собственным душем. И будет всё красиво. Прибавятся вот такие жилые блоки, появится душевая на 107-м. А через речку на поляне, там есть желание сделать большой ангар для техники, которая там летом будет стоять и может ремонтироваться не под открытым небом. Там хорошее место, вычислили летом, определили, что нужно где-то 50 на 15, что-то в этом духе. Такая хорошая штука. Ну, естественно, если это ангар, то там должны быть жилые помещения. И мы собираемся складские помещения общего употребления там сделать, поставить жилой модуль, такой большой, для семейства Васи и Ули. Да, самое главное — это реконструкция старого БЦ.

Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Сейчас мы как раз на так называемой «старой» поляне, где находятся старые помещения, такие вот они немножко невзрачного вида. А если мы пройдём вперёд, то мы увидим так называемую «новую» поляну, куда заехала новая жизнь с новыми блоками. Вот такой блок, в котором находятся душевые кабинки. Мы можем в них тоже зайти и посмотреть, как всё устроено.

Вот у нас так устроены душевые кабинки. Четыре душевые кабинки, хороший напор воды. Вот здесь два бака, в которых вода греется (горячая), насос, качающий воду из речки. Так же здесь находится комната для стирки, три стиральные современные машины. Так что люди, хотя и работают тяжело, и пачкаются, ходят, те, кто хотят, в чистой одежде.

Игорь Белолаптиков,
руководитель проекта BAIKAL-GVD в ОИЯИ,
и. о. начальника экспедиции,
научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ

Всё рассчитано, по нашим понятиям, на двух людей, но с возможностью подселить в критических ситуациях ещё два человека. Здесь практически полный функционал. Обито деревом, вагонкой, чтобы пластиком не пахло. Потому что здесь изменения температуры, нагревается. Присутствует обогреватель, но самое главное в таких условиях, чтобы был тёплый пол. Здесь сделаны тёплые полы, кухня, бак с водой, холодильник, микроволновка, даже горячая вода по желанию.

Сам дом сделан по северному варианту, то есть утеплённый, очень комфортный. Здесь очень хорошо продумана система воздухозабора, вытяжки и т.д. Более того, поскольку работаем в любую погоду, иногда народ бывает мокрый, есть сушильный шкаф на два места, и в течение, условно говоря, часа у вас одежда будет сухая. Сейчас так оборудовано везде, во всех новых, да и старых блоках тоже. Сейчас практически везде в лагере есть Интернет, то есть связь в любое время. Всё, работать, работать!



Читать транскрипты к одиннадцатому ролику
Видео 11 / Про коллектив и вопросы к природе
Григорий Домогацкий
руководитель Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН,
руководитель проекта BAIKAL-GVD,
доктор физико-математических наук,
член-корреспондент РАН,
председатель Научного совета РАН по нейтринной физике

Когда мне Марков предложил этим заняться, я, конечно, помню, где-то полгода думал, решая для себя такую задачу – есть ли возможность вообще в такой стране и в этих условиях такой крупный масштаб, проект такого класса, вообще осуществить. Ну, пришёл к положительному результату и за это дело взялся. Это я помню. А чтобы я себе представлял, чем это кончится и какие мы детекторы будем делать через 30 или 40 лет… Вообще говоря, создание детектора масштаба кубический километр вполне реальная вещь… И как некая задача, создание такого детектора стояло всегда. Насколько это было серьёзно, по мере жизни становилось понятно. Потому что не было опыта вообще, что такое глубоководный эксперимент.

Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

Коллектив байкальской коллаборации весьма уникален и во многих отношениях замечательный. Это очень сплочённые люди, у которых горят глаза, им очень интересно то, чем они занимаются. И они действительно верят в то, что они делают очень важное дело и что вписывают свои имена в историю. Я не думаю, что они рассуждают такими категориями. Но на самом деле происходит именно это. Уровень их, и научный, и инженерный, постоянно растёт, потому что это хорошие, умные ребята, которым интересно то, чем они занимаются. И они постоянно пытаются узнать что-то новое, перенять какие-то новые разработки у других.

Баир Шайбонов
старший научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ

Обстановка здесь классная, я бы сказал, наверное, многие сюда ездят из-за того, что здесь очень хорошие условия. Поработать на природе два месяца – это очень здорово, это людей привлекает, и у нас много молодёжи. И условия труда здесь с каждым годом становятся всё лучше и лучше.

Дмитрий Наумов
заместитель директора ЛЯП ОИЯИ,
доктор физико-математических наук

В начале 90-х годов, когда разворачивались первые версии Байкальского нейтринного телескопа, понадобилось несколько лет для того, чтобы установить 200 оптических модулей. И это был, в конце концов, пик развития Байкальского нейтринного телескопа тогда, в 90-х годах. А сейчас 588, а иногда и 600 оптических модулей ставится за один сезон. Всё это явилось результатом существенной оптимизации и модернизации всего технологического процесса. Всё стало делать просто легче и приятнее.

Жан-Арыс Джилкибаев
ведущий научный сотрудник ИЯИ РАН,
доктор физико-математических наук

Эксперимент имеет большую историю. Мы начинали эксперимент в 1981-м году, когда образовалась лаборатория нейтринной астрофизики в Институте ядерных исследований, которой руководит Григорий Владимирович Домогацкий. И с тех пор эта команда формировалась. Уже осталось несколько людей, к сожалению, годы идут, которые начинали с самого начала этого эксперимента. Но все эти годы условия Байкала, а потом, по-видимому, и интерес к науке людей, которые пришли в эксперимент, вот они и обусловили слаженность этой команды. Люди у нас неизбалованные, привыкли к тяжёлым условиям. Результат, которого они добиваются, виден. Мы, по существу, первыми в мире поставили первый подводный эксперимент, нейтринный. Это была установка НТ-200 здесь, на Байкале. Но сейчас мы создаём, видимо, первый подводный кубокилометровый детектор в мире, тоже здесь, на Байкале. Ну и, конечно, это слаженность команды, преданность делу. Такие люди у нас как-то осели и выкристаллизовались. Это нам очень помогает, нам повезло, можно сказать.

— Саша, тест оптики.
— Спасибо.
— Да, запускаем.
— Понял.

Игорь Белолаптиков,
руководитель проекта BAIKAL-GVD в ОИЯИ,
и. о. начальника экспедиции,
научный сотрудник ЛЯП ОИЯИ

В первую очередь, это честность перед самим собой, и с друзьями, и с коллегами в коллективе. А второе – это то, чтобы проявляли интерес к этому. И, самое главное, иметь всегда своё мнение и на научную проблему, и пытаться спорить с любым человеком, какого бы там звания он не был или выше по положению. Или по росту.

Григорий Домогацкий
руководитель Лаборатории нейтринной астрофизики высоких энергий ИЯИ РАН,
руководитель проекта BAIKAL-GVD,
доктор физико-математических наук,
член-корреспондент РАН,
председатель Научного совета РАН по нейтринной физике

Сейчас сложился такой вот достаточно хороший общий коллектив Байкальской коллаборации сочетанием ИЯИ и ОИЯИ. Он задал хороший импульс движению вперед. Вот этот темп, который в этом году удалось реализовать, —эти два кластера в год — таким темпом можно многого достичь. Я вижу, что создать детектор уровня 0,4—0,5 кубического километра по эффективному объёму вполне возможно. Это совершенно предсказуемо и осязаемо. А это объём уже совершенно рабочий.

Надо, чтобы работа удовольствие доставляла. Это, конечно, очевидное дело, если находишь какую-то задачу, какое-то направление, которое способно доставлять удовольствие, где тебе что-то становится интересно, что там получится. Тогда будет хорошо и тебе, и твоим окружающим. В общем, это будет жизнь, ну вот то, что надо.

Если ты в жизни сумел природе задать какие-то вопросы и получить какие-то ответы, то ты сделал то, что тебе положено. Вот мы создадим прибор, который даст возможность задать природе какие-то вопросы. А уж какие там будут ответы, это, как говорится, какие будут, такие и будут. Важно, что природе будет задан вопрос, и природа будет вынуждена, хочешь — не хочешь, на этот вопрос ответить. Вот это, собственно, задача экспериментатора. Ну, а как мы будем осмысливать эти результаты и к чему это приведёт, неважно. Поживём — увидим.


UPD: добавлены схемы.
UPD: добавлены транскрипты.
Теги:
Хабы:
Всего голосов 20: ↑20 и ↓0 +20
Просмотры 6K
Комментарии Комментарии 12