В конце зимы на южном побережье Байкала можно заметить, как прямо на льду вырастает необычный городок, состоящий из жёлто-оранжевых контейнеров, вагончиков, УАЗиков-буханок, мощных лебёдок, спускающих что-то в воду через квадратные лунки и снующих туда-сюда людей. Именно так выглядит самый активный период работы главного детища Байкальской нейтринной обсерватории — глубоководного нейтринного телескопа, который помогает лучше понять эволюцию нашей Вселенной.
Как можно догадаться из названия, ключ к пониманию процессов формирования галактик и звёзд после Большого взрыва заключается в изучении нейтрино — элементарной частицы, которую в 30-х годах прошлого века предсказал физик-теоретик Вольфганг Паули. После того как удалось экспериментально обнаружить нейтрино в 1956 году, стало понятно, что эти частицы образуются практически во всех ядерных реакциях, включая термоядерные реакции на Солнце.
Солнечные нейтрино дали учёным важнейшую информацию об устройстве Солнца и самой неуловимой частице — нейтрино. Теперь учёные нацелены на изучение нейтрино сверхвысоких энергий, в миллиарды раз более энергичных, чем солнечные. Такие нейтрино-динозавры добираются до нас из дальних уголков космоса — активных ядер галактик, в центре которых находятся сверхмассивные чёрные дыры (их масса достигает миллионов и даже миллиардов масс Солнца). С одной стороны, слабое взаимодействие нейтрино позволяет ей преодолевать колоссальные расстояния из глубин Вселенной, а с другой — прячет её от оборудования, которое человек создал для регистрации заряженных частиц, ведь нейтрино — электрически нейтральна.
Решение проблемы придумал академик Моисей Марков, предложивший создать систему высокочувствительных датчиков в прозрачной среде. Например, в воде. Почему именно там? Нейтрино сверхвысокой энергии, сталкиваясь с водой, высекает элементарные частицы, которые двигаются со скоростью, близкой к световой. А так как скорость света в воде примерно в полтора раза меньше, чем в вакууме, то возникает своего рода эффект, похожий на тот, который оставляет позади себя сверхзвуковой истребитель. Только вместо звуковой ударной волны рождается световой голубой хвост, который называется черенковским излучением. Именно его видит и ловит байкальский телескоп (Baikal-GVD) — тот самый, что учёные спускают на лебёдках в озеро.
При этом глубина в этом процессе критически важна, ведь, чтобы зарегистрировать излучение, нужно максимально исключить внешние шумы. Солнечный свет пробивается вглубь Байкала на 500 метров, поэтому рабочий диапазон работы телескопа — 750-1500 метров. На этой глубине есть только внутреннее свечение озера, с которым учёные уже научились работать.
Сам Baikal-GVD представляет собой своеобразные гирлянды, состоящие из сгруппированных тросов, на которых крепятся большие стеклянные шары — одновременно отследить следы неуловимой частицы пытаются больше 3000 высокочувствительных глаза-фотодетектора телескопа.
Чтобы стать свидетелем того, как учёные погружают телескоп в Байкал и помогают ему работать с поверхности озера, путешествие стоит запланировать на конец февраля. Именно в этот период формируется достаточно крепкий лёд, который может выдержать караван тяжёлой техники с многотонным оборудованием. До конца марта жизнь вокруг телескопа кипит — учёные достают гирлянды, очищая стеклянные сферы и ремонтируя модули, и вновь погружают их под воду.
Добраться до этих мест лучше всего из Иркутска, а точнее, с вокзала Иркутск-Пассажирский. Ехать нужно до Слюдянки. Кстати, вокзал этого города на южном берегу Байкала – единственное в России здание, полностью построенное из белого и розового мрамора. Оттуда же вам нужно пересесть на поезда, которые двигаются по Кругобайкальской железной дороге до станции Ивановка или 106 км. В нескольких шагах вы найдёте здание с надписью «Байкальская нейтринная обсерватория», где размещен пункт управления и сбора данных. Сам же телескоп стоит искать в четырёх километрах от берега, над белоснежной гладью озера.
Выражаем особенную благодарность за помощь в подготовке материала заместителю директора по научной работе Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ Дмитрию Наумову.
Другие научные путешествия: