«Байкал» – главный проект ОИЯИ по нейтринной физике


https://www.youtube.com/jinrtv

Проект Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector) — главный проект Объединенного института ядерных исследований — Лаборатории ядерных проблем — в области нейтринной физики. Первый кластер нейтринного телескопа кубокилометрового масштаба на озере Байкал называется «Дубна», он выполняет свою задачу уже два года. Проект развивается, и дубненская глубоководная установка представляет собой уже два расширенных кластера. Свою задачу выполняют триста фотодетекторов, размещенных на глубине до 1300 метров. На проектную мощность установка выйдет в 2020 году.

Игорь Белолаптиков, руководитель группы «Байкал»: «Данные мы накапливаем, начиная с 2015 года, когда мы поставили первый кластер «Дубна». Мы движемся по планам, что в нашей тематике очень непросто».

В Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований действует производственная линия, где создаются и тестируются оптические модули. Фотоэлектронные умножители нельзя тестировать при свете. Для этого необходима специальная темная комната, которую создали в ЛЯП. С производством оптических модулей ознакомились члены Программно-консультативного комитета по ядерной физике во время очередной сессии. Главной темой этой сессии была физика нейтрино.

Вадим Бедняков, директор Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ: «Главный проект этой темы – «Байкал», конечно. Это наш основной проект».

Игорь Белолаптиков, руководитель эксперимента «Байкал» в ОИЯИ: «Относительно получения новых физических результатов, которых от нас все ждут — надо понимать, что их получить мгновенно невозможно. Сейчас основная наша задача — это создать установку нужного масштаба. После этого станет возможным изучать тонкие эффекты».

«Поймать» нейтрино, задача, действительно — тонкая. Нейтрино, пройдя сквозь толщу Земли, может провзаимодействовать в воде озера Байкал и породить каскад заряженных частиц. Черенковский свет от заряженных частиц распространяется в воде озера и регистрируется оптическими модулями установки.

Игорь Белолаптиков, руководитель эксперимента «Байкал» в ОИЯИ: « Если скорость заряженной частицы больше, чем скорость света в воде, то такая частица излучает Черенковский свет. Если этот свет попадает на фотоумножитель, мы регистрируем его количество и время прихода. Используя эту информацию, мы должны определить, что же там пролетело и провзаимодействовало. Мы должны восстановить картину произошедшего события. В итоге мы можем указать энергию и направление прихода нейтрино».

«Байкал» является одним из трех крупных детекторов нейтрино высоких энергий в мире. В северном полушарии есть детектор KM3NET в Средиземном море, а в южном – это IceCube в Антарктиде. Происходит обмен опытом в рамках глобальной нейтринной сети.

Игорь Белолаптиков, руководитель эксперимента «Байкал» в ОИЯИ: «Задача регистрации астрофизических нейтрино сверхвысоких энергий — не простая. Необходимо уметь надежно избавляться от различных фоновых процессов, таких как мюоны и атмосферные нейтрино. Обнаружение источников астрофизических нейтрино сверхвысоких энергий означает рождение новой области науки — нейтринной астрономии».

В ансамбле известных на сегодня элементарных частиц нейтрино занимает позиции одного из легчайших его участников. Уникальность этой частицы, как носителя информации о процессах, протекающих во Вселенной, обусловлена её сверхслабым взаимодействием с веществом.

Марек Левитович, председатель Программно-консультативного комитета по ядерной физике: «Нейтрино сложно обнаружить— нужно регистрировать сигнал от взаимодействия нейтрино в детекторе. Несмотря на это, нейтрино надежно регистрируют, обнаружен эффект осцилляций типа нейтрино, однозначно видимый в нескольких экспериментах. Эти результаты демонстрируют, что Стандартная Модель, которую мы знаем сегодня, не полная».

Природный поток нейтрино несет в себе 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 материи, на состав и внутреннее строение Солнца и даже продвинуться в понимании проблемы внутреннего строения планеты Земля.

Нейтринная программа занимает одно из ключевых мест в семилетнем плане развития Объединенного института. И там не только проект «Байкал», но и проекты, выполняемые на Калининской АЭС. О них также шла речь на заседании Программного комитета.

Марек Левитович, председатель Программно-консультативного комитета по ядерной физике: «Мы только что начали обсуждение проектов, которые называются GERDA (G&M), и SuperNEMO. Это два основных проекта, которые используют разные детекторные техники для того, чтобы обнаружить – двойной безнейтринный бета-распад. Эти детекторы сейчас находятся в Италии и во Франции. Лаборатории находятся глубоко под землей, в горах — два детектора, которые имеют очень низкий фон, это самое главное. Мы сейчас обсуждаем, что Институт вносит очень важный вклад в эти проекты».

Вадим Бедняков, директор Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ: «У нас замечательные проекты. Нейтринная физика – это наша основная сфера деятельности. Главный проект этой темы – это «Байкал», конечно. Это наш основной проект. Вторые два доклада была по поводу безнейтринного двойного бета-распада. Это один из фундаментальных процессов, который представляет огромный интерес для современной физики. Он связан с природой нейтрино и вообще – со многими важными проблемами физики частиц элементарных. Это проект GERDA (G&M) и проект SuperNEMO. Они замечательны тем, что они дополнительные друг к другу. Проект GERDA (G&M) имеет дело с германиевыми детекторами, которые обладают самой высокой чувствительностью – уникальной чувствительностью для таких проектов. И проект SuperNEMO – в другой постановке, который обладает другими важнейшими свойствами, тоже уникальными, что можно видеть реально в жизни ожидаемые продукты распада этих ядер – два электрона. Следующие проекты, которые будут рассматриваться – это проекты, которые идут на Калининской АЭС. Это тоже уникальное место для нашего Института и в мире, где в распоряжении наших ученых находится самый интенсивный поток антинейтрино, который есть в мире, поскольку мы можем подвинуться к реактору – источнику антинейтрино — максимально близко — на расстояния, которые нигде больше нельзя достичь. Здесь у нас эксперименты DANSS, эксперимент GEMMA-III. DANSS– эксперимент, который мониторирует ядерное топливо, также надеемся на поиск там стерильных нейтрино. Это тоже довольно актуальная задача. Современный эксперимент GEMMA-III ставит своей целью измерение магнитного момента нейтрино».

Сейчас на эксперимент на Байкале готовится очередная экспедиция.

Игорь Белолаптиков, руководитель эксперимента «Байкал» в ОИЯИ: «Экспедиция начнется, когда подрастет лед, начиная с 19-20 февраля. Лед встал – можно выставлять технику на лед. Все — поехали, работаем».

Научно-информационный отдел ОИЯИ, 2018
Редактор портала: Инна ОРЛОВА
Видеограф: Евгений ГОРЯЧКИН

http://www.jinr.ru

http://www1.jinr.ru/News/Jinrnews_rus.html