На дне самого древнего озера планеты, в 1300 метрах под поверхностью Байкала, работает один из самых амбициозных научных инструментов современности - нейтринный телескоп Baikal-GVD. В 2025 году он представил результаты, которые заставили астрофизиков пересмотреть представления о происхождении космических лучей: за шесть лет наблюдений установка зарегистрировала восемь редчайших нейтрино с энергией свыше 200 ТэВ, прилетевших из плоскости Млечного Пути.
Телескоп километрового масштаба:
Baikal-GVD (Baikal Gigaton Volume Detector) - второй по величине нейтринный телескоп в мире и крупнейший в Северном полушарии. Его история началась в 1980 году, когда физик Александр Чудаков предложил использовать кристально чистые воды Байкала для охоты за космическими лучами. Концепция принадлежит Моисею Маркову, который еще в 1960 году выдвинул идею детектирования нейтрино с помощью излучения Вавилова-Черенкова.
Телескоп представляет собой гигантскую трехмерную сеть из тысяч светочувствительных «глаз», погруженных на глубину от 750 до 1275 метров. Детектор состоит из кластеров - групп из восьми вертикальных «гирлянд», на каждой из которых закреплено 36 оптических модулей. К 2025 году развернуто 14 кластеров, в которых работает более 4000 оптических датчиков.
Конструкция телескопа уникальна: гирлянды с датчиками закреплены на якорях на дне озера и удерживаются в вертикальном положении буями. Расстояние между кластерами составляет 250-300 метров. Специальная система каждые две минуты определяет точное положение датчиков в пространстве, позволяя фиксировать траекторию частиц с точностью до сантиметра.
Байкал оказался идеальным местом для такой установки: его воды исключительно прозрачны, а ледяной покров, образующийся на 4 месяца в году, служит естественной платформой для тяжелой техники, обслуживающей телескоп. Зимой через проруби ученые поднимают модули для обслуживания, что значительно удешевляет строительство и эксплуатацию по сравнению с морскими аналогами.
Восемь нейтрино, изменивших картину мира:
С 2018 по 2023 год Baikal-GVD зарегистрировал восемь каскадных событий - следов взаимодействия нейтрино с водой с расчетными энергиями выше 200 тераэлектронвольт. Это колоссальная энергия, в сотни тысяч раз превышающая энергию частиц в крупнейших земных ускорителях. Анализ направления полёта этих частиц показал, что все они прибыли из плоскости Млечного Пути.
Открытие подтверждает и расширяет данные антарктической обсерватории IceCube, впервые обнаружившей галактические нейтрино в 2022 году. Совместный анализ данных обоих телескопов снизил вероятность случайности до 0,034%. Это значимое доказательство того, что Млечный Путь является источником от 26% до 49% высокоэнергетических нейтрино.
Почему это важно:
Результат ставит под сомнение существующие модели происхождения космических лучей. Ранее считалось, что вклад нашей галактики в поток нейтрино сверхвысоких энергий не превышает 10%. Новые данные требуют пересмотра представлений о механизмах генерации и распространения космических частиц.
Нейтрино - это, пожалуй, самые необычные объекты микромира. Они не имеют электрического заряда и обладают настолько ничтожной массой, что практически не взаимодействуют с веществом и ни на какие преграды не являются для них припятствием. Прямо сейчас сквозь ваше тело, не задевая ни одного атома,пролетают триллионы нейтрино, рожденных нашим Солнцем.
В отличие от света, который может быть поглощен пылью и облаками газа, нейтрино летят через Вселенную нетронутыми миллиарды лет. Поймать такого «призрака» невероятно сложно. Учёным приходится ловить момент когда нейтрино столкнётся с ядром атома, входящего в молекулу воды. При таком столкновении выбивается электрон или мюон, который двигаясь в воде быстрее света, вызывает излучение Черенкова. Именно за этими вспышками в темноте байкальских глубин и охотятся оптические модули телескопа.
Обнаружение галактических нейтрино открывает новую страницу в изучении "космических ускорителей" - объектов, разгоняющих частицы до невероятных скоростей. Это могут быть остатки сверхновых, пульсары, области активного звездообразования. Для точной идентификации источников потребуется накопление большей статистики, и Baikal-GVD, продолжающий наращивать объем детекторов, сможет дать более убедительные ответы в ближайшие годы.
Глобальная сеть:
Baikal-GVD создается международной кооперацией при ведущей роли Института ядерных исследований РАН и Объединенного института ядерных исследований. Телескоп входит в Глобальную нейтринную сеть (Global Neutrino Network) наряду с IceCube на Южном полюсе и KM3NeT в Средиземном море.
Проект демонстрирует не только научные, но и технологические достижения: от создания высокочувствительных оптических модулей до разработки систем синхронизации с точностью до наносекунды. За один сезон ученые теперь устанавливают до 600 оптических модулей - в три раза больше, чем имел легендарный предшественник, телескоп НТ-200, работавший с 1998 года.
Анонс:
В воскресенье читайте о том, какое отношение костромские пионеры имели к строительству завода в Набережных Челнах.
Про излучение Вавилова - Черенкова можно прочитать в этой статье:
Илья Франк: советский физик, раскрывший тайну свечения в ядерных реакторах.