Мнение: С помощью нейтринного телескопа «Baikal-GVD» можно сделать множество полезных для планеты вещей

На озере Байкал начались работы по установке очередного кластера глубоководного нейтринного телескопа. Что представляет собой уникальная установка? Какие возможности она открывает перед учеными? Ответы на эти вопросы узнал ведущий программы «Мир. Мнение» Алексей Мельников у члена-корреспондента Российской академии наук, директора института ядерных исследований Российской академии наук Максима Либанова.

Полное название нашего сегодняшнего героя — «Baikal-GVD» — байкальский гигатонный объемный детектор. Что это за чудо техники?

Я бы начал с расшифровки слова «гигатонный» — означает, что он монитарирует около кубического километра воды. Сам телескоп абсолютно не похож на обычный телескоп. Это не труба с зеркалом. Обычно люди представляют, что телескоп — это то, через что можно смотреть на небо. Это не так. Несмотря на то, «Baikal-GVD» тоже смотрит в каком-то смысле на небо. Это система фотодетекторов, которая погружена в байкальскую воду, и наблюдает над черенковским излучением.

Излучение Вавилова-Черенкова — это излучение, которое вызывает активные частицы, попадая в жидкую среду?

  

Вы практически правы, почти. Нужно, чтобы эти частицы двигались со скоростью больше скорости света в веществе. И он вполне аналогичен тому, что возникает в акустике, когда тело, например, самолет, движется со скоростью больше скорости звука в воздухе. Мы говорим, что он преодолевает звуковой барьер и слышим взрыв. На самом деле он не преодолевает уже ничего. Он уже преодолел и летит со скоростью больше скорости звука. Образуется ударная волна, которая проходит через наши уши. Ее мы воспринимаем как взрыв. Точно так же, только все со скоростью света. Когда заряженная частица движется в веществе со скоростью больше скорости света, она излучает определенное излучение. Это излучение — Вавилова-Черенкова. По этому излучению мы можем регистрировать эту заряженную частицу. Мы понимаем, как она летит, с какой скоростью, в каком направлении. А эти заряженные частицы возникают в результате того, что нейтрино с большой энергией прилетает из космоса. Она взаимодействует с веществом, водой, грунтом и выбивает оттуда заряженные частицы. Именно они производят это излучение, которое мы регистрируем с помощью фотоумножителей.

Правильно я понимаю, что каждый из кластеров этого нейтринного телескопа работает как самостоятельный детектор, а дальше картина суммируется?

Практически правильно. Единственное, если взять только один кластер, то толку от этого будет ноль. Вы не поймете, откуда прилетела частица и какая у нее энергия, из-за того, что кластер маленький. А когда их много, за счет суммирования, мы понимаем траекторию пролета. Чем больше этих кластеров, тем более понятна траектория и энергия. 

Зачем их ловить? Что это дает?

Я немного в историю окунусь. В 20-х годах прошлого века ученые начали исследовать ядерные реакции, которые привели к ядерной бомбе, атомным электростанциям и так далее. Исследования тогда только начинались. Ученые обнаружили, что в большинстве распадов не выполняется закон сохранения энергии. Десяток лет спустя, в 30-х годах, физик Паули подчеркнул, что это очень нехорошо. Он предположил, что должна быть еще частица, которая вылетает в результате этих ядерных реакций. Но ему не поверили. Прошло четыре года. К тому моменту был открыт нейтрон, и физик Энрико Ферми подтвердил, что должна быть частица. Он дал ей название «нейтрино» — маленький нейтрончик. Частица «ней» — это нейтральный, то есть у частицы нет электрического заряда. Она слабо взаимодействует из-за этого. И нейтрон тоже, а нейтрино — тем более. Открытие зарегистрировали 20 лет спустя. Прошло почти три десятилетия, чтобы зарегистрировать эту частицу. Все так сложно, потому что у нее нет заряда, в отличие от электронов. Эта нейтрино очень слабо со всеми взаимодействует. 

Какие тайны вселенной нашего бытия помогают открыть пойманные нейтрино? 

То, что ловится на Байкале — это астрофизические нейтрино. Они прилетают от дальних источников — других галактик. Это действительно было обнаружено, и нами подтверждено. Они прилетают, оказывается, из нашей галактики, что было неожиданным результатом. И, зная направление их прилета, мы знаем, какие процессы идут в космосе. Там очень много неожиданных вещей. В первую очередь неожиданно то, что нейтрино с такими энергиями, которые сюда прилетают, существуют. Мы думали, что в нашей галактике таких источников просто нет. Это позволяет понять происходящую физику в звездах, черных дырах и тому подобное. Для народного хозяйства это тоже будет полезно. Мы можем очень много вещей сделать на Земле с помощью них. Есть готовые технологии — мониторинг ядерных реакций. Можно знать, что происходит прямо внутри реактора, какие там идут процессы. С помощью других методов это сделать невозможно. Можно просвечивать Землю. Это перспективное направление развития науки.

Используется ли аппарат для мониторинга экосистемы самого озера Байкал?  

Нам это нужно для эксперимента. Требуется прозрачность воды для того, чтобы отловить это излучение. Магнитное поле, течение, живность в воде — все это снимается и мониторится. Главное, чтобы были люди, которые начали использовать это во благо. 

Когда нейтринный телескоп обретет свою законченную форму?

Мы можем продолжать до бесконечности, пока не застроим все озеро. Нам чем больше, тем лучше. Но не позволят. Мы запланировали, чтобы к 2030 году телескоп мониторил около кубического километра воды. Может и раньше, зависит от погодных условий. К 2040 году есть план развития 10 кубических километров. Там видно будет. Важный научный результат мы получаем и публикуем уже сейчас, на объеме 0,7 кубического километра. Ученые этим очень сильно интересуются.