το τηλεσκόπιο Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector).Ένα άρθρο της συνεργασίας Baikal-GVD δημοσιεύτηκε στο έγκριτο επιστημονικό περιοδικό Physical Review D.
Οι εργασίες για την ανάπτυξη του τηλεσκοπίου νετρίνων συνεχίζονται. Κάθε χρόνο, από τα μέσα Φεβρουαρίου έως τα μέσα Απριλίου, πραγματοποιούνται αποστολές στη λίμνη Βαϊκάλη, κατά τις οποίες εγκαθίστανται νέα συμπλέγματα. Το 2023, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να προσθέσουν άλλα δύο σε δέκα συστάδες. Το Baikal-GVD αναμένεται να φτάσει σε όγκο ένα κυβικό χιλιόμετρο έως το 2027, ίσο με το IceCube, και δέκα κυβικά χιλιόμετρα στο μακρινό μέλλον.
Όταν οι φυσικοί καταγράφουν τα νετρίνα στη Γη, μπορούν να προσδιορίσουν την κατεύθυνση από την οποία προήλθε το σωματίδιο, την ενέργεια που βρισκόταν στον τόπο γέννησής του και τον τύπο του νετρίνου: ηλεκτρόνιο, μιόνιο ή ταυ νετρίνο.
αυτή είναι μια μελέτη της φυσικής των κοσμικών ακτίνων σε διαφορετικά βάθη και, κατά συνέπεια, μια μελέτη των διεργασιών που συμβαίνουν στον Ήλιο.
ενώ αναπτύχθηκε θεωρητική εργασία για τη δομή των αστεριών, υπήρχαν πολύ λίγα πειραματικά δεδομένα που θα επιβεβαίωναν την ορθότητα της κατανόησής μας για το έργο των αστεριών και του πλησιέστερου αστέρα μας, του Ήλιου.
Αυτές οι μελέτες απαιτούσαν διαφορετικά βάθη. Απαιτήθηκαν σχετικά μικρά βάθη για τη μελέτη των κοσμικών ακτίνων. Και για την ηλιακή έρευνα, όπου απαιτούνταν η απευθείας καταγραφή των νετρίνων, το βάθος θα έπρεπε να είναι αρκετά μεγάλο.
Υπάρχει άμεση σύνδεση μεταξύ του αριθμού των νετρίνων που παράγονται και της ποσότητας ενέργειας που απελευθερώνεται από τον Ήλιο. Επομένως, για να επιβεβαιώσουμε την κατανόησή μας για το τι συμβαίνει με τον Ήλιο, ήταν απαραίτητο να καταγράψουμε τη ροή των νετρίνων.
--------------
16.02.2023
Στις 17 Φεβρουαρίου 2023, μια άλλη αποστολή για την κατασκευή ενός τηλεσκοπίου νετρίνων βαθέων υδάτων κλίμακας κυβικών χιλιομέτρων Baikal-GVD θα ξεκινήσει τις εργασίες της στη λίμνη Βαϊκάλη. Μέσα σε περίπου δύο μήνες, η συνεργασία Baikal-GVD σχεδιάζει να εγκαταστήσει δύο νέα συμπλέγματα οπτικών μονάδων, τρεις σταθμούς σημαδούρων με λέιζερ βαθμονόμησης, να συνεχίσει τις εργασίες για την ανάπτυξη ενός συστήματος μετάδοσης δεδομένων μέσω οπτικών γραμμών εντός της εγκατάστασης και επίσης να τοποθετήσει δύο πυθμένα καλωδιακά ηλεκτρικά καλώδια για τα συγκροτήματα.
Οι εργασίες για την ανάπτυξη του τηλεσκοπίου νετρίνων συνεχίζονται. Κάθε χρόνο, από τα μέσα Φεβρουαρίου έως τα μέσα Απριλίου, πραγματοποιούνται αποστολές στη λίμνη Βαϊκάλη, κατά τις οποίες εγκαθίστανται νέα συμπλέγματα. Οι συμμετέχοντες στο Expedition 2023 έχουν ήδη αρχίσει να συγκεντρώνονται στο παγοδρόμιο. Για πολλά χρόνια, η εργασία στον πάγο διευθύνεται από τον Igor Anatolyevich Belolaptikov, ενεργό επικεφαλής της αποστολής, ερευνητή στο Εργαστήριο Πυρηνικών Προβλημάτων του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας. Το 2023, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να προσθέσουν άλλα δύο σε δέκα συστάδες. Το Baikal-GVD αναμένεται να φτάσει σε πραγματικό όγκο συγκρίσιμο με το IceCube έως το 2027 και θα τον ξεπεράσει σημαντικά στο μέλλον.
Το τηλεσκόπιο νετρίνων Baikal-GVD καταγράφει και διερευνά ροές νετρίνων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας από αστροφυσικές πηγές. Με τη βοήθειά του, οι επιστήμονες μελετούν όχι μόνο τις διεργασίες με τεράστια απελευθέρωση ενέργειας που συνέβησαν στο μακρινό παρελθόν, αλλά και την εξέλιξη των γαλαξιών, τον σχηματισμό υπερμεγέθων μαύρων τρυπών και τους μηχανισμούς επιτάχυνσης των σωματιδίων.
Το Baikal-GVD είναι ένα από τα τρία ενεργά τηλεσκόπια νετρίνων στον κόσμο και, μαζί με τα τηλεσκόπια IceCube στο Νότιο Πόλο και το KM3NeT (πρώην ANTARES) στη Μεσόγειο, είναι μέρος του Παγκόσμιου Δικτύου Νετρίνων (GNN ) .
Το τηλεσκόπιο νετρίνων Baikal-GVD κατασκευάζεται σε διεθνή συνεργασία με τον ηγετικό ρόλο του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Μόσχα), του ιδρυτή αυτού του πειράματος και της κατεύθυνσης της «αστρονομίας νετρίνων υψηλής ενέργειας» στο τον κόσμο και το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας (Dubna).
https://scientificrussia.ru/articles/nacinaetsa-ocerednaa-ekspedicia-po-razvertyvaniu-nejtrinnogo-teleskopa-na-bajkale
Η αποστολή του 2023 διοργανώνεται από το Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Μόσχα), το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας (Dubna) και το Κρατικό Πανεπιστήμιο του Ιρκούτσκ. Информация взята с портала «Научная Россия» (https://scientificrussia.ru/)
=================
Υποβρύχιο τηλεσκόπιο τοποθετείται κάτω από τη λίμνη Βαϊκάλη της Σιβηρίας καθώς Ρώσοι επιστήμονες στοχεύουν να ανιχνεύσουν σωματίδια από δισεκατομμύρια χρόνια πριν
RT 15 Mar, 2021
Του Jonny TickleΡώσοι επιστήμονες εκτόξευσαν ένα βαθύ υποβρύχιο τηλεσκόπιο στη λίμνη Βαϊκάλη, τη μεγαλύτερη σε όγκο λίμνη γλυκού νερού στον κόσμο. Η συσκευή θα παρατηρεί νετρίνα, μικροσκοπικά σωματίδια που είναι δύσκολο να ανιχνευθούν χωρίς τη βοήθεια καθαρού νερού.
Εκτοξεύτηκε το Σάββατο, το Baikal-GVD θα προσπαθήσει να ανιχνεύσει την υποατομική ύλη που φτάνει από το διάστημα, με στόχο να ανακαλύψει από πού προέρχεται.
Τα υψηλής ενέργειας κοσμικά σωματίδια είναι απίστευτα δύσκολο να βρεθούν και η τοποθέτηση της συσκευής σε ένα μεγάλο σώμα παρθένου νερού, όπου δεν υπάρχουν ακαθαρσίες, αυξάνει τις πιθανότητες ανακάλυψής τους.
Η λίμνη Βαϊκάλη, που βρίσκεται στη Σιβηρία, φημίζεται για το απίστευτο βάθος και τα κρυστάλλινα νερά της. Σύμφωνα με τους επιστήμονες, αυτό το καθιστά το τέλειο μέρος για το τηλεσκόπιο.
Με τις πληροφορίες που ανακαλύφθηκαν πρόσφατα, οι επιστήμονες πιστεύουν ότι θα μπορέσουν να μάθουν περισσότερα για το τι συνέβη στο σύμπαν πριν από δισεκατομμύρια χρόνια. Καθώς τα σωματίδια έχουν μικρή μάζα και ταξιδεύουν κοντά στην ταχύτητα του φωτός, πιστεύεται ότι φτάνουν στη Γη σχεδόν αμετάβλητα από όταν πρωτοπαρήχθησαν.
Το Baikal-GVD τοποθετήθηκε 3,5 χιλιόμετρα (2,1 μίλια) μακριά από την όχθη της λίμνης, σε βάθος μεταξύ 750-1300 μέτρων (2460-4265 πόδια).
Σύμφωνα με τον Maxim Libanov, επιστήμονα πυρηνικής έρευνας στη Ρωσική Ακαδημία Επιστημών, το έργο κόστισε περίπου 2,5 δισεκατομμύρια ρούβλια (34 εκατομμύρια δολάρια).Μιλώντας στην τελετή εκτόξευσης το Σάββατο, ο ακαδημαϊκός πυρηνικής έρευνας Γκριγκόρι Τρούμπνικοφ χαρακτήρισε το έργο θρίαμβο της ρωσικής επιστήμης και της διεθνούς συνεργασίας, σημειώνοντας ότι το τηλεσκόπιο θα επιτρέψει την καταγραφή « καλύτερων στατιστικών νετρίνων από ό,τι ήταν δυνατό τα προηγούμενα χρόνια».
Το έργο αναπτύχθηκε μαζί με επιστήμονες από την Τσεχική Δημοκρατία, καθώς και από τη Σλοβακία και την Πολωνία, μεταξύ άλλων. Η ρωσική συσκευή είναι παρόμοια με αυτή που έχει ήδη τοποθετηθεί στην Ανταρκτική, που ονομάζεται IceCube, και λύνει ένα βασικό ζήτημα στη δημιουργία ενός παγκόσμιου δικτύου νετρίνων, έχοντας ένα εξαιρετικά ευαίσθητο τηλεσκόπιο στο βόρειο ημισφαίριο.
==============
16 Απριλίου 2021
Παρατηρητήριο νετρίνων στον πυθμένα της λίμνης Βαϊκάλης
16 Απριλίου 2021
Παρατηρητήριο νετρίνων στον πυθμένα της λίμνης Βαϊκάλης
Τα νετρίνα είναι ουδέτερα σωματίδια που κινούνται με την ταχύτητα του φωτός. Μέχρι πρόσφατα, πίστευαν ότι η μάζα τους είναι μηδέν. Μια πειραματική μελέτη αυτών των σωματιδίων είναι εξαιρετικά δύσκολη, αφού τα νετρίνα έχουν πολύ μικρή διατομή για αλληλεπίδραση με την ύλη. Σχεδόν τα πάντα είναι διαπερατά σε αυτούς, ξεπερνούν εύκολα γιγαντιαίες αποστάσεις και παραδίδουν στη Γη πληροφορίες σχετικά με τις διεργασίες που συμβαίνουν σε όλα τα μέρη του Σύμπαντος. Επομένως, σήμερα το νετρίνο αποτελεί αντικείμενο μελέτης ισχυρών επιστημονικών εργαστηρίων σε όλες τις χώρες του κόσμου.
Τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας βομβαρδίζονται συνεχώς από σωματίδια που προέρχονται από το διάστημα (κυρίως πρωτόνια). Οι ενέργειές τους είναι τέτοιες που προκαλούν αλυσίδες πυρηνικών αντιδράσεων, ένα από τα προϊόντα των οποίων μπορεί να είναι τα νετρίνα. Ο Ήλιος χρησιμεύει επίσης ως πηγή νετρίνων. Είναι τα ηλιακά νετρίνα που βοηθούν στην κατανόηση των διεργασιών που συμβαίνουν μέσα στον Ήλιο και σε άλλα αστέρια. Και, τέλος, θα πρέπει να ειπωθεί για τα νετρίνα υπερυψηλής ενέργειας, οι ροές των οποίων προκύπτουν, για παράδειγμα, κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα.
Για την καταγραφή διαφόρων νετρίνων, κατασκευάζονται αντίστοιχες εγκαταστάσεις, οι οποίες διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό, το μέγεθος και τη θέση τους, ανάλογα με τη μέθοδο ανίχνευσης που πραγματοποιούν και για την ενέργεια των σωματιδίων που έχουν σχεδιαστεί.
Η λίμνη Βαϊκάλη στη Ρωσία παρέχει στους επιστήμονες ένα ιδανικό περιβάλλον για την παρατήρηση των νετρίνων, επειδή αυτά τα σωματίδια εκπέμπουν ορατό φως καθώς περνούν μέσα από καθαρό νερό. Το βάθος της λίμνης μπορεί επίσης να προστατεύσει τους ανιχνευτές από την ακτινοβολία και τις παρεμβολές.
Τα ανώτερα στρώματα της ατμόσφαιρας βομβαρδίζονται συνεχώς από σωματίδια που προέρχονται από το διάστημα (κυρίως πρωτόνια). Οι ενέργειές τους είναι τέτοιες που προκαλούν αλυσίδες πυρηνικών αντιδράσεων, ένα από τα προϊόντα των οποίων μπορεί να είναι τα νετρίνα. Ο Ήλιος χρησιμεύει επίσης ως πηγή νετρίνων. Είναι τα ηλιακά νετρίνα που βοηθούν στην κατανόηση των διεργασιών που συμβαίνουν μέσα στον Ήλιο και σε άλλα αστέρια. Και, τέλος, θα πρέπει να ειπωθεί για τα νετρίνα υπερυψηλής ενέργειας, οι ροές των οποίων προκύπτουν, για παράδειγμα, κατά τις εκρήξεις σουπερνόβα.Για την καταγραφή διαφόρων νετρίνων, κατασκευάζονται αντίστοιχες εγκαταστάσεις, οι οποίες διαφέρουν ως προς το σχεδιασμό, το μέγεθος και τη θέση τους, ανάλογα με τη μέθοδο ανίχνευσης που πραγματοποιούν και για την ενέργεια των σωματιδίων που έχουν σχεδιαστεί.
Η λίμνη Βαϊκάλη στη Ρωσία παρέχει στους επιστήμονες ένα ιδανικό περιβάλλον για την παρατήρηση των νετρίνων, επειδή αυτά τα σωματίδια εκπέμπουν ορατό φως καθώς περνούν μέσα από καθαρό νερό. Το βάθος της λίμνης μπορεί επίσης να προστατεύσει τους ανιχνευτές από την ακτινοβολία και τις παρεμβολές.
Το ψάρεμα ξεκίνησε
Στις 13 Μαρτίου 2021 πραγματοποιήθηκε η επίσημη τελετή εκτόξευσης του τηλεσκοπίου νετρίνων Baikal-GVD (Gigaton Volume Detector). Είναι η μεγαλύτερη τέτοια εγκατάσταση στο βόρειο ημισφαίριο και μία από τις μεγαλύτερες στον κόσμο (μόνο το όργανο IceCube που κατασκευάστηκε στην Ανταρκτική μπορεί να το ανταγωνιστεί).
Μία από τις οπτικές μονάδες
«Περιμένουμε ότι σύντομα θα καταλάβουμε όλοι μαζί το Σύμπαν, θα αποκαλύψουμε την ιστορία του, πώς γεννήθηκαν οι γαλαξίες », είπε στους δημοσιογράφους ο Ρώσος υπουργός Επιστημών και Τριτοβάθμιας Εκπαίδευσης Valery Falkov . Σημείωσε ότι αυτό είναι σημαντικό και για την περιοχή, αφού η επιστήμη είναι ένας από τους κινητήρες της περιφερειακής ανάπτυξης.
Ο διευθυντής του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Μαξίμ Λιμπάνοφ δήλωσε στους δημοσιογράφους ότι στο έργο έχουν επενδυθεί περίπου 2,5 δισεκατομμύρια ρούβλια. Προβλέπεται η ανάπτυξη και συμπλήρωση του έργου. Μέχρι το 2030, εάν δεν κατασκευαστούν νέα μεγαλύτερα τηλεσκόπια στον κόσμο, το Baikal-GVD θα γίνει το μεγαλύτερο στη Γη.
Το τηλεσκόπιο αποτελείται από πολλά σμήνη οκτώ κατακόρυφων γιρλάντες (καλώδια στα οποία αιωρούνται οι φωτοανιχνευτές). Μια τέτοια χορδή φέρει 36 φωτοανιχνευτές. Έτσι, υπάρχουν 288 αισθητήρες σε ένα μόνο σύμπλεγμα - περισσότεροι από ό,τι σε ολόκληρο το NT-200.
Το πρώτο τέτοιο σύμπλεγμα ξεκίνησε το 2016 και άρχισε να συλλέγει επιστημονικά δεδομένα ταυτόχρονα. Τα επόμενα χρόνια, όλο και περισσότερα νέα clusters προστέθηκαν και επίσης συμπεριλήφθηκαν αμέσως στην εργασία. Έτσι, η πρόσφατη τελετή έναρξης είναι ως ένα βαθμό μια σύμβαση, γιατί η ομάδα Baikal-GVD κυνηγάει νετρίνα εδώ και αρκετά χρόνια.
Συνολικά, το τηλεσκόπιο έχει επί του παρόντος επτά σμήνη, αλλά τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους σχεδιάζεται να προστεθεί ένα όγδοο. Στη συνέχεια η εγκατάσταση θα έχει 64 γιρλάντες και περισσότερους από 2300 φωτοανιχνευτές – όγκο 0,4 κυβικών χιλιομέτρων στον οποίο θα μπορεί να «βλέπει» λάμψεις και να αναγνωρίζει σωματίδια. Στο μέλλον, σχεδιάζεται να αυξηθεί ο ενεργός όγκος του τηλεσκοπίου σε ένα κυβικό χιλιόμετρο.
«Μην χάσετε ποτέ την ευκαιρία να κάνετε μια ερώτηση στη φύση. Ποτέ δεν ξέρεις τι απάντηση θα πάρεις», είπε ο 80χρονος Γκριγκόρι Ντομογκάτσκι , ένας Ρώσος φυσικός που ηγήθηκε της δημιουργίας αυτού του υποβρύχιου τηλεσκοπίου για 40 χρόνια.
Γιατί Βαϊκάλη;
Οι ερευνητές προσελκύθηκαν όχι μόνο από το βάθος της τεράστιας δεξαμενής, η οποία σας επιτρέπει να εγκαταστήσετε έναν μεγάλο ανιχνευτή. Το νερό της Βαϊκάλης είναι πολύ διαφανές (η ορατότητα είναι έως και 20 μέτρα). Επιπλέον, όλο το χειμώνα η επιφάνεια της λίμνης καλύπτεται με παχύ αξιόπιστο πάγο, μέσα από τις τρύπες στις οποίες είναι βολικό να κατεβάσετε τον εξοπλισμό στο νερό. Σε βάθος χειμώνα και καλοκαίρι, η θερμοκρασία είναι +4 ° C, ακριβώς για τη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.
Ως εκ τούτου, ήταν στη Βαϊκάλη που κατασκευάστηκε το πρώτο υποβρύχιο τηλεσκόπιο, το οποίο κατέγραψε κοσμικά νετρίνα - NT-200 . Δημιουργήθηκε από μια συνεργασία πολλών ρωσικών ερευνητικών ινστιτούτων υπό την ηγεσία του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας (INR RAS) σε συνεργασία με το γερμανικό ερευνητικό κέντρο DESY .. Η κατασκευή του NT-200 ξεκίνησε το 1993 και ένα χρόνο αργότερα το τηλεσκόπιο κατέγραψε τα πρώτα νετρίνα. Το 1998 ολοκληρώθηκε η κατασκευή του τηλεσκοπίου.
Αυτό το εργαλείο έχει παράγει ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Αλλά η μικρή του κλίμακα (μόνο 200 φωτοανιχνευτές που καταγράφουν την ακτινοβολία Cherenkov) δεν θα μπορούσε να ικανοποιήσει τους αστρονόμους. Για μεγάλης κλίμακας εξερεύνηση του διαστήματος, χρειάζονται επίσης όργανα διαστημικής κλίμακας.
Ως εκ τούτου, δημιουργήθηκε η διεθνής επιστημονική συνεργασία «Baikal», με επικεφαλής το INR RAS και το Joint Institute for Nuclear Research για την κατασκευή του Baikal-GVD.
Ο Domogatsky είπε ότι η ομάδα του ανταλλάσσει ήδη δεδομένα με κυνηγούς νετρίνων αλλού και ότι έχει βρει στοιχεία που υποστηρίζουν τα ευρήματα του IceCube σχετικά με τα νετρίνα που προέρχονται από το διάστημα. Ωστόσο, παραδέχεται ότι το έργο Baikal υστερεί πολύ πίσω από άλλα στην ανάπτυξη του λογισμικού υπολογιστή που απαιτείται για την αναγνώριση των νετρίνων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.
Παρά τη σημασία του έργου, εξακολουθεί να έχει περιορισμένο προϋπολογισμό - σχεδόν όλοι οι περίπου 60 επιστήμονες που εργάζονται με το τηλεσκόπιο συνήθως περνούν τον Φεβρουάριο και τον Μάρτιο στον καταυλισμό τους στη λίμνη Βαϊκάλη, εγκαθιστώντας και επισκευάζοντας τα εξαρτήματά του. Το IceCube , αντίθετα, έχει περίπου 300 επιστήμονες, οι περισσότεροι από τους οποίους δεν έχουν πάει ποτέ στον Νότιο Πόλο.
Γιρλάντες μεμονωμένων ανιχνευτών νετρίνων που απαρτίζουν το Παρατηρητήριο της Βαϊκάλης
Πώς να πιάσει;
Το τηλεσκόπιο Baikal κοιτάζει προς τα κάτω, σε όλο τον πλανήτη στο κέντρο του γαλαξία μας και πέρα, χρησιμοποιώντας ουσιαστικά τη Γη ως γιγάντιο κόσκινο. Ως επί το πλείστον, μεγαλύτερα σωματίδια που χτυπούν την «απέναντι πλευρά» του πλανήτη καταλήγουν να συγκρούονται με άτομα.
Η ιδέα ενός τηλεσκοπίου νετρίνων συζητήθηκε ήδη από τη δεκαετία του 1970, που λειτουργούσε σε πραγματικό χρόνο χάρη στο φαινόμενο Vavilov-Cherenkov. Η «καρδιά» ενός τέτοιου τηλεσκοπίου είναι μια τεράστια μάζα διαφανούς ύλης (νερό ή πάγος). Όταν ένα νετρίνο προσκρούει σε ένα πρωτόνιο ενός ατομικού πυρήνα, μετατρέπεται σε νετρόνιο και εκπέμπει ένα άλλο σωματίδιο - ένα μιόνιο . Αυτό συντρίβεται επίσης σε κάποιον ατομικό πυρήνα, και ούτω καθεξής. Ως αποτέλεσμα, γεννιέται ένας ολόκληρος καταρράκτης φορτισμένων σωματιδίων, που κινούνται μέσα στο νερό ή τον πάγο πιο γρήγορα από το φως.
Πώς είναι όμως αυτό δυνατό; Δεν είναι η ταχύτητα του φωτός η μέγιστη δυνατή σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής (η αιτία της άσβεστης θλίψης για όλους όσους ονειρεύονται διαστρικά ταξίδια); Ναι, αλλά μόνο εφόσον μιλάμε για την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Και σε οποιοδήποτε άλλο μέσο, το φως ταξιδεύει πιο αργά και είναι πολύ πιθανό να το προσπεράσεις. Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται μέσα από ένα μέσο γρηγορότερα από το φως, το ίδιο εκπέμπει φως (αυτό ονομάζεται φαινόμενο Vavilov-Cherenkov ). Μια τέτοια λάμψη καταγράφεται από ειδικούς αισθητήρες-φωτοανιχνευτές.
Δεδομένου ότι τα νετρίνα πολύ σπάνια συγκρούονται με ατομικούς πυρήνες, ο όγκος του νερού ή του πάγου πρέπει να είναι τεράστιος.
"Baikal" - βόρειος εταίρος
Η επιχείρηση Baikal δεν είναι η μόνη προσπάθεια κυνηγιού νετρίνων στις πιο απομακρυσμένες γωνιές του κόσμου. Δεκάδες όργανα αναζητούν σωματίδια σε εξειδικευμένα εργαστήρια σε όλο τον πλανήτη. Αλλά το νέο ρωσικό έργο θα είναι μια σημαντική προσθήκη στο έργο του IceCube, του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου νετρίνων στον κόσμο, ενός έργου 279 εκατομμυρίων δολαρίων στις ΗΠΑ που καλύπτει περίπου ένα τέταρτο του κυβικού μιλίου πάγου στην Ανταρκτική.
Χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα ανιχνευτών φωτός παρόμοιο με το τηλεσκόπιο Baikal, το IceCube εντόπισε ένα νετρίνο το 2017 που οι επιστήμονες λένε ότι σχεδόν σίγουρα προήλθε από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που οι επιστήμονες εντόπισαν την πηγή μιας βροχής σωματιδίων υψηλής ενέργειας από το διάστημα, γνωστές ως κοσμικές ακτίνες, μια σημαντική ανακάλυψη στην αστρονομία των νετρίνων που παραμένει στα σπάργανα.
«Είναι σαν να κοιτάς τον νυχτερινό ουρανό και να βλέπεις μόνο ένα αστέρι », είπε ο Francis L. Halzen , αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison και διευθυντής του IceCube, περιγράφοντας την τρέχουσα κατάσταση του «κυνηγιού σωματιδίων φαντασμάτων». Η πρώιμη εργασία των Σοβιετικών επιστημόνων ενέπνευσε τον Halsen στη δεκαετία του 1980 να κατασκευάσει έναν ανιχνευτή νετρίνων στον πάγο της Ανταρκτικής.
Οι ερευνητές του Σύμπαντος ενδιαφέρονται για τα νετρίνα με πολύ υψηλή ενέργεια: 60-100 τεραηλεκτρονβολτ. Μόνο τέτοια σωματίδια μπορούν να απομονωθούν αξιόπιστα από ένα ρεύμα νετρίνων που παράγεται στην ατμόσφαιρα της Γης υπό τη δράση των κοσμικών ακτίνων. Σύμφωνα με τον επικεφαλής του έργου Baikal-GVD, Αντεπιστέλλον Μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Γκριγκόρι Ντομογκάτσκι, με οκτώ ομάδες εργασίας, μπορεί κανείς να αναμένει την καταγραφή τεσσάρων έως πέντε τέτοιων σωματιδίων ετησίως. Για σύγκριση: τα τελευταία δέκα χρόνια, το IceCube έχει «πιάσει» περίπου εκατό από αυτά.
Όπως τα ίδια τα νετρίνα, τα έργα για τη μελέτη τους δεν γνωρίζουν όρια. Η Baikal-GVD και η IceCube είναι μέλη της κοινοπραξίας Global Neutrino Network. Το τρίτο μέλος του είναι το δίκτυο KM3NeT, το οποίο αυτή τη στιγμή βρίσκεται υπό κατασκευή στη Μεσόγειο στα ανοικτά των ακτών της Γαλλίας, της Ιταλίας και της Ελλάδας. Μέχρι στιγμής, βρίσκεται στο αρχικό του στάδιο: έχουν τοποθετηθεί μόνο μερικές γιρλάντες με φωτοανιχνευτές. Αλλά στο μέλλον θα είναι ένα όργανο πολύ μεγάλης κλίμακας.
Η Ανταρκτική, η Βαϊκάλη και η Μεσόγειος είναι αρκετά απομακρυσμένα μεταξύ τους. Χάρη σε αυτό, ένα σύστημα τριών τηλεσκοπίων νετρίνων αποκτά ένα είδος στερεοσκοπικής όρασης, το οποίο καθιστά δυνατό τον ακριβέστερο προσδιορισμό της κατεύθυνσης προς την πηγή νετρίνων.
Έχοντας καθορίσει ένα ενδιαφέρον συμβάν, οι αστρονόμοι μπορούν αμέσως να υποδείξουν τις συντεταγμένες του στους συναδέλφους τους που εργάζονται με οπτικά και άλλα τηλεσκόπια. Τέτοια "γρήγορη κατάδειξη" έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό από αστρονόμους που μελετούν παροδικές διεργασίες. Έτσι, η Baikal-GVD εντάσσεται σε μια στενή εταιρεία διαφόρων έργων που ενώνονται με έναν κοινό στόχο - να αποκαλύψουν τα μυστικά του Σύμπαντος.
«Ένα νετρίνο ταξιδεύει στο Σύμπαν χωρίς να συγκρουστεί σχεδόν με τίποτα ή με κανέναν », είπε ο Domogatsky. «Για αυτόν το Σύμπαν είναι ένας διαφανής κόσμος» .
Το πρώτο τέτοιο σύμπλεγμα ξεκίνησε το 2016 και άρχισε να συλλέγει επιστημονικά δεδομένα ταυτόχρονα. Τα επόμενα χρόνια, όλο και περισσότερα νέα clusters προστέθηκαν και επίσης συμπεριλήφθηκαν αμέσως στην εργασία. Έτσι, η πρόσφατη τελετή έναρξης είναι ως ένα βαθμό μια σύμβαση, γιατί η ομάδα Baikal-GVD κυνηγάει νετρίνα εδώ και αρκετά χρόνια.
Συνολικά, το τηλεσκόπιο έχει επί του παρόντος επτά σμήνη, αλλά τον Απρίλιο του τρέχοντος έτους σχεδιάζεται να προστεθεί ένα όγδοο. Στη συνέχεια η εγκατάσταση θα έχει 64 γιρλάντες και περισσότερους από 2300 φωτοανιχνευτές – όγκο 0,4 κυβικών χιλιομέτρων στον οποίο θα μπορεί να «βλέπει» λάμψεις και να αναγνωρίζει σωματίδια. Στο μέλλον, σχεδιάζεται να αυξηθεί ο ενεργός όγκος του τηλεσκοπίου σε ένα κυβικό χιλιόμετρο.
«Μην χάσετε ποτέ την ευκαιρία να κάνετε μια ερώτηση στη φύση. Ποτέ δεν ξέρεις τι απάντηση θα πάρεις», είπε ο 80χρονος Γκριγκόρι Ντομογκάτσκι , ένας Ρώσος φυσικός που ηγήθηκε της δημιουργίας αυτού του υποβρύχιου τηλεσκοπίου για 40 χρόνια.
Γιατί Βαϊκάλη;
Οι ερευνητές προσελκύθηκαν όχι μόνο από το βάθος της τεράστιας δεξαμενής, η οποία σας επιτρέπει να εγκαταστήσετε έναν μεγάλο ανιχνευτή. Το νερό της Βαϊκάλης είναι πολύ διαφανές (η ορατότητα είναι έως και 20 μέτρα). Επιπλέον, όλο το χειμώνα η επιφάνεια της λίμνης καλύπτεται με παχύ αξιόπιστο πάγο, μέσα από τις τρύπες στις οποίες είναι βολικό να κατεβάσετε τον εξοπλισμό στο νερό. Σε βάθος χειμώνα και καλοκαίρι, η θερμοκρασία είναι +4 ° C, ακριβώς για τη σταθερή λειτουργία του εξοπλισμού.
Ως εκ τούτου, ήταν στη Βαϊκάλη που κατασκευάστηκε το πρώτο υποβρύχιο τηλεσκόπιο, το οποίο κατέγραψε κοσμικά νετρίνα - NT-200 . Δημιουργήθηκε από μια συνεργασία πολλών ρωσικών ερευνητικών ινστιτούτων υπό την ηγεσία του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας (INR RAS) σε συνεργασία με το γερμανικό ερευνητικό κέντρο DESY .. Η κατασκευή του NT-200 ξεκίνησε το 1993 και ένα χρόνο αργότερα το τηλεσκόπιο κατέγραψε τα πρώτα νετρίνα. Το 1998 ολοκληρώθηκε η κατασκευή του τηλεσκοπίου.
Αυτό το εργαλείο έχει παράγει ενδιαφέροντα αποτελέσματα. Αλλά η μικρή του κλίμακα (μόνο 200 φωτοανιχνευτές που καταγράφουν την ακτινοβολία Cherenkov) δεν θα μπορούσε να ικανοποιήσει τους αστρονόμους. Για μεγάλης κλίμακας εξερεύνηση του διαστήματος, χρειάζονται επίσης όργανα διαστημικής κλίμακας.
Ως εκ τούτου, δημιουργήθηκε η διεθνής επιστημονική συνεργασία «Baikal», με επικεφαλής το INR RAS και το Joint Institute for Nuclear Research για την κατασκευή του Baikal-GVD.
Ο Domogatsky είπε ότι η ομάδα του ανταλλάσσει ήδη δεδομένα με κυνηγούς νετρίνων αλλού και ότι έχει βρει στοιχεία που υποστηρίζουν τα ευρήματα του IceCube σχετικά με τα νετρίνα που προέρχονται από το διάστημα. Ωστόσο, παραδέχεται ότι το έργο Baikal υστερεί πολύ πίσω από άλλα στην ανάπτυξη του λογισμικού υπολογιστή που απαιτείται για την αναγνώριση των νετρίνων σε σχεδόν πραγματικό χρόνο.
Παρά τη σημασία του έργου, εξακολουθεί να έχει περιορισμένο προϋπολογισμό - σχεδόν όλοι οι περίπου 60 επιστήμονες που εργάζονται με το τηλεσκόπιο συνήθως περνούν τον Φεβρουάριο και τον Μάρτιο στον καταυλισμό τους στη λίμνη Βαϊκάλη, εγκαθιστώντας και επισκευάζοντας τα εξαρτήματά του. Το IceCube , αντίθετα, έχει περίπου 300 επιστήμονες, οι περισσότεροι από τους οποίους δεν έχουν πάει ποτέ στον Νότιο Πόλο.
Γιρλάντες μεμονωμένων ανιχνευτών νετρίνων που απαρτίζουν το Παρατηρητήριο της Βαϊκάλης
Πώς να πιάσει;
Το τηλεσκόπιο Baikal κοιτάζει προς τα κάτω, σε όλο τον πλανήτη στο κέντρο του γαλαξία μας και πέρα, χρησιμοποιώντας ουσιαστικά τη Γη ως γιγάντιο κόσκινο. Ως επί το πλείστον, μεγαλύτερα σωματίδια που χτυπούν την «απέναντι πλευρά» του πλανήτη καταλήγουν να συγκρούονται με άτομα.
Η ιδέα ενός τηλεσκοπίου νετρίνων συζητήθηκε ήδη από τη δεκαετία του 1970, που λειτουργούσε σε πραγματικό χρόνο χάρη στο φαινόμενο Vavilov-Cherenkov. Η «καρδιά» ενός τέτοιου τηλεσκοπίου είναι μια τεράστια μάζα διαφανούς ύλης (νερό ή πάγος). Όταν ένα νετρίνο προσκρούει σε ένα πρωτόνιο ενός ατομικού πυρήνα, μετατρέπεται σε νετρόνιο και εκπέμπει ένα άλλο σωματίδιο - ένα μιόνιο . Αυτό συντρίβεται επίσης σε κάποιον ατομικό πυρήνα, και ούτω καθεξής. Ως αποτέλεσμα, γεννιέται ένας ολόκληρος καταρράκτης φορτισμένων σωματιδίων, που κινούνται μέσα στο νερό ή τον πάγο πιο γρήγορα από το φως.
Πώς είναι όμως αυτό δυνατό; Δεν είναι η ταχύτητα του φωτός η μέγιστη δυνατή σύμφωνα με τους νόμους της φυσικής (η αιτία της άσβεστης θλίψης για όλους όσους ονειρεύονται διαστρικά ταξίδια); Ναι, αλλά μόνο εφόσον μιλάμε για την ταχύτητα του φωτός στο κενό. Και σε οποιοδήποτε άλλο μέσο, το φως ταξιδεύει πιο αργά και είναι πολύ πιθανό να το προσπεράσεις. Όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο κινείται μέσα από ένα μέσο γρηγορότερα από το φως, το ίδιο εκπέμπει φως (αυτό ονομάζεται φαινόμενο Vavilov-Cherenkov ). Μια τέτοια λάμψη καταγράφεται από ειδικούς αισθητήρες-φωτοανιχνευτές.
Δεδομένου ότι τα νετρίνα πολύ σπάνια συγκρούονται με ατομικούς πυρήνες, ο όγκος του νερού ή του πάγου πρέπει να είναι τεράστιος.
"Baikal" - βόρειος εταίρος
Η επιχείρηση Baikal δεν είναι η μόνη προσπάθεια κυνηγιού νετρίνων στις πιο απομακρυσμένες γωνιές του κόσμου. Δεκάδες όργανα αναζητούν σωματίδια σε εξειδικευμένα εργαστήρια σε όλο τον πλανήτη. Αλλά το νέο ρωσικό έργο θα είναι μια σημαντική προσθήκη στο έργο του IceCube, του μεγαλύτερου τηλεσκοπίου νετρίνων στον κόσμο, ενός έργου 279 εκατομμυρίων δολαρίων στις ΗΠΑ που καλύπτει περίπου ένα τέταρτο του κυβικού μιλίου πάγου στην Ανταρκτική.
Χρησιμοποιώντας ένα πλέγμα ανιχνευτών φωτός παρόμοιο με το τηλεσκόπιο Baikal, το IceCube εντόπισε ένα νετρίνο το 2017 που οι επιστήμονες λένε ότι σχεδόν σίγουρα προήλθε από μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα. Αυτή ήταν η πρώτη φορά που οι επιστήμονες εντόπισαν την πηγή μιας βροχής σωματιδίων υψηλής ενέργειας από το διάστημα, γνωστές ως κοσμικές ακτίνες, μια σημαντική ανακάλυψη στην αστρονομία των νετρίνων που παραμένει στα σπάργανα.
«Είναι σαν να κοιτάς τον νυχτερινό ουρανό και να βλέπεις μόνο ένα αστέρι », είπε ο Francis L. Halzen , αστροφυσικός στο Πανεπιστήμιο του Wisconsin-Madison και διευθυντής του IceCube, περιγράφοντας την τρέχουσα κατάσταση του «κυνηγιού σωματιδίων φαντασμάτων». Η πρώιμη εργασία των Σοβιετικών επιστημόνων ενέπνευσε τον Halsen στη δεκαετία του 1980 να κατασκευάσει έναν ανιχνευτή νετρίνων στον πάγο της Ανταρκτικής.
Οι ερευνητές του Σύμπαντος ενδιαφέρονται για τα νετρίνα με πολύ υψηλή ενέργεια: 60-100 τεραηλεκτρονβολτ. Μόνο τέτοια σωματίδια μπορούν να απομονωθούν αξιόπιστα από ένα ρεύμα νετρίνων που παράγεται στην ατμόσφαιρα της Γης υπό τη δράση των κοσμικών ακτίνων. Σύμφωνα με τον επικεφαλής του έργου Baikal-GVD, Αντεπιστέλλον Μέλος της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών Γκριγκόρι Ντομογκάτσκι, με οκτώ ομάδες εργασίας, μπορεί κανείς να αναμένει την καταγραφή τεσσάρων έως πέντε τέτοιων σωματιδίων ετησίως. Για σύγκριση: τα τελευταία δέκα χρόνια, το IceCube έχει «πιάσει» περίπου εκατό από αυτά.
Όπως τα ίδια τα νετρίνα, τα έργα για τη μελέτη τους δεν γνωρίζουν όρια. Η Baikal-GVD και η IceCube είναι μέλη της κοινοπραξίας Global Neutrino Network. Το τρίτο μέλος του είναι το δίκτυο KM3NeT, το οποίο αυτή τη στιγμή βρίσκεται υπό κατασκευή στη Μεσόγειο στα ανοικτά των ακτών της Γαλλίας, της Ιταλίας και της Ελλάδας. Μέχρι στιγμής, βρίσκεται στο αρχικό του στάδιο: έχουν τοποθετηθεί μόνο μερικές γιρλάντες με φωτοανιχνευτές. Αλλά στο μέλλον θα είναι ένα όργανο πολύ μεγάλης κλίμακας.
Η Ανταρκτική, η Βαϊκάλη και η Μεσόγειος είναι αρκετά απομακρυσμένα μεταξύ τους. Χάρη σε αυτό, ένα σύστημα τριών τηλεσκοπίων νετρίνων αποκτά ένα είδος στερεοσκοπικής όρασης, το οποίο καθιστά δυνατό τον ακριβέστερο προσδιορισμό της κατεύθυνσης προς την πηγή νετρίνων.
Έχοντας καθορίσει ένα ενδιαφέρον συμβάν, οι αστρονόμοι μπορούν αμέσως να υποδείξουν τις συντεταγμένες του στους συναδέλφους τους που εργάζονται με οπτικά και άλλα τηλεσκόπια. Τέτοια "γρήγορη κατάδειξη" έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό από αστρονόμους που μελετούν παροδικές διεργασίες. Έτσι, η Baikal-GVD εντάσσεται σε μια στενή εταιρεία διαφόρων έργων που ενώνονται με έναν κοινό στόχο - να αποκαλύψουν τα μυστικά του Σύμπαντος.
«Ένα νετρίνο ταξιδεύει στο Σύμπαν χωρίς να συγκρουστεί σχεδόν με τίποτα ή με κανέναν », είπε ο Domogatsky. «Για αυτόν το Σύμπαν είναι ένας διαφανής κόσμος» .
=============
Η Ρωσία αναπτύσσει γιγάντιο διαστημικό τηλεσκόπιο στη λίμνη Βαϊκάλη
Το υποβρύχιο τηλεσκόπιο νετρίνων κατέβηκε σε βάθος 750-1, 300 μέτρα στη λίμνη Βαϊκάλη
Ρώσοι επιστήμονες εκτόξευσαν το Σάββατο ένα από τα μεγαλύτερα υποβρύχια διαστημικά τηλεσκόπια στον κόσμο για να κοιτάξουν βαθιά στο σύμπαν από τα παρθένα νερά της λίμνης Βαϊκάλης.
Το βαθύ υποβρύχιο τηλεσκόπιο, υπό κατασκευή από το 2015, έχει σχεδιαστεί για να παρατηρεί νετρίνα, τα μικρότερα σωματίδια που είναι γνωστά σήμερα.
Με το όνομα Baikal-GVD, το τηλεσκόπιο βυθίστηκε σε βάθος 750-1.300 μέτρων (2.500-4.300 πόδια), περίπου τέσσερα χιλιόμετρα από την ακτή της λίμνης.
Τα νετρίνα είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν και το νερό είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για αυτό.
Το πλωτό παρατηρητήριο αποτελείται από σκέλη με σφαιρικό γυαλί και δομοστοιχεία από ανοξείδωτο χάλυβα.
Το Σάββατο, οι επιστήμονες παρακολούθησαν καθώς οι μονάδες κατέβαιναν προσεκτικά στο παγωμένο νερό μέσα από μια ορθογώνια τρύπα στον πάγο.
«Κάτω από τα πόδια μας βρίσκεται ένα τηλεσκόπιο νετρίνων μήκους μισού κυβικού χιλιομέτρου», δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Ντμίτρι Ναούμοφ του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών ενώ στεκόταν στην παγωμένη επιφάνεια της λίμνης.
Σε λίγα χρόνια, το τηλεσκόπιο θα επεκταθεί σε ένα κυβικό χιλιόμετρο, είπε ο Naumov.
Το τηλεσκόπιο Baikal θα αντιμετωπίσει το Ice Cube, ένα γιγάντιο παρατηρητήριο νετρίνων που βρίσκεται θαμμένο κάτω από τον πάγο της Ανταρκτικής ενός αμερικανικού ερευνητικού σταθμού στο Νότιο Πόλο, πρόσθεσε.
Ρώσοι επιστήμονες λένε ότι το τηλεσκόπιο είναι ο μεγαλύτερος ανιχνευτής νετρίνων στο βόρειο ημισφαίριο και η λίμνη Βαϊκάλη -η μεγαλύτερη λίμνη γλυκού νερού στον κόσμο- είναι ιδανική για τη στέγαση του πλωτού παρατηρητηρίου.
«Φυσικά, λόγω του βάθους της, η λίμνη Βαϊκάλη είναι η μόνη λίμνη στην οποία μπορεί να τοποθετηθεί τηλεσκόπιο νετρίνων», δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Bair Shoibonov από το Joint Institute for Nuclear Research.
«Το γλυκό νερό είναι επίσης σημαντικό, όπως και η διαύγεια του νερού. Και το γεγονός ότι υπάρχει παγωτό για δύο, δυόμισι μήνες είναι επίσης πολύ σημαντικό».
Το τηλεσκόπιο είναι αποτέλεσμα συνεργασίας επιστημόνων από την Τσεχία, τη Γερμανία, την Πολωνία, τη Ρωσία και τη Σλοβακία.
Η Ρωσία αναπτύσσει γιγάντιο διαστημικό τηλεσκόπιο στη λίμνη Βαϊκάλη
Το υποβρύχιο τηλεσκόπιο νετρίνων κατέβηκε σε βάθος 750-1, 300 μέτρα στη λίμνη Βαϊκάλη
Ρώσοι επιστήμονες εκτόξευσαν το Σάββατο ένα από τα μεγαλύτερα υποβρύχια διαστημικά τηλεσκόπια στον κόσμο για να κοιτάξουν βαθιά στο σύμπαν από τα παρθένα νερά της λίμνης Βαϊκάλης.
Το βαθύ υποβρύχιο τηλεσκόπιο, υπό κατασκευή από το 2015, έχει σχεδιαστεί για να παρατηρεί νετρίνα, τα μικρότερα σωματίδια που είναι γνωστά σήμερα.
Με το όνομα Baikal-GVD, το τηλεσκόπιο βυθίστηκε σε βάθος 750-1.300 μέτρων (2.500-4.300 πόδια), περίπου τέσσερα χιλιόμετρα από την ακτή της λίμνης.
Τα νετρίνα είναι πολύ δύσκολο να εντοπιστούν και το νερό είναι ένα αποτελεσματικό μέσο για αυτό.
Το πλωτό παρατηρητήριο αποτελείται από σκέλη με σφαιρικό γυαλί και δομοστοιχεία από ανοξείδωτο χάλυβα.
Το Σάββατο, οι επιστήμονες παρακολούθησαν καθώς οι μονάδες κατέβαιναν προσεκτικά στο παγωμένο νερό μέσα από μια ορθογώνια τρύπα στον πάγο.
«Κάτω από τα πόδια μας βρίσκεται ένα τηλεσκόπιο νετρίνων μήκους μισού κυβικού χιλιομέτρου», δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Ντμίτρι Ναούμοφ του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικών Ερευνών ενώ στεκόταν στην παγωμένη επιφάνεια της λίμνης.Σε λίγα χρόνια, το τηλεσκόπιο θα επεκταθεί σε ένα κυβικό χιλιόμετρο, είπε ο Naumov.
Το τηλεσκόπιο Baikal θα αντιμετωπίσει το Ice Cube, ένα γιγάντιο παρατηρητήριο νετρίνων που βρίσκεται θαμμένο κάτω από τον πάγο της Ανταρκτικής ενός αμερικανικού ερευνητικού σταθμού στο Νότιο Πόλο, πρόσθεσε.
Ρώσοι επιστήμονες λένε ότι το τηλεσκόπιο είναι ο μεγαλύτερος ανιχνευτής νετρίνων στο βόρειο ημισφαίριο και η λίμνη Βαϊκάλη -η μεγαλύτερη λίμνη γλυκού νερού στον κόσμο- είναι ιδανική για τη στέγαση του πλωτού παρατηρητηρίου.
«Φυσικά, λόγω του βάθους της, η λίμνη Βαϊκάλη είναι η μόνη λίμνη στην οποία μπορεί να τοποθετηθεί τηλεσκόπιο νετρίνων», δήλωσε στο Γαλλικό Πρακτορείο ο Bair Shoibonov από το Joint Institute for Nuclear Research.
«Το γλυκό νερό είναι επίσης σημαντικό, όπως και η διαύγεια του νερού. Και το γεγονός ότι υπάρχει παγωτό για δύο, δυόμισι μήνες είναι επίσης πολύ σημαντικό».
Το τηλεσκόπιο είναι αποτέλεσμα συνεργασίας επιστημόνων από την Τσεχία, τη Γερμανία, την Πολωνία, τη Ρωσία και τη Σλοβακία.
===========
2 Οκτωβρίου 2020
BAIKAL-GVD. Κυνηγοί Νετρίνων
Μια σειρά από δημοφιλή επιστημονικά βίντεο «BAIKAL-GVD. Neutrino Hunters» μιλάει για την κατασκευή μιας μοναδικής εγκατάστασης ανίχνευσης νετρίνων στη λίμνη Βαϊκάλη, για τους στόχους και τους στόχους του πειράματος και για τους ανθρώπους που συμμετέχουν σε αυτό. Αυτός είναι ένας κύκλος για σοβαρούς και αστείους, μεγαλειώδεις και συνηθισμένους, απλούς και σύνθετους - για όλα όσα έχουν να αντιμετωπίσουν οι άνθρωποι όταν αποφασίζουν να ανοίξουν το πέπλο ενός άλλου μυστηρίου του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψη των αστροφυσικών νετρίνων υψηλής ενέργειας το 2013 σηματοδότησε τη γέννηση ενός νέου πεδίου γνώσης - της αστροφυσικής νετρίνων υψηλής ενέργειας. Αυτό συνέβη όταν ο ανιχνευτής IceCube που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο στο πάχος του πάγου της Ανταρκτικής εντόπισε για πρώτη φορά νετρίνα με ενέργειες πάνω από 1000 TeV. Μέχρι σήμερα, το πείραμα IceCube έχει εντοπίσει περισσότερα από 100 αστροφυσικά νετρίνα υψηλής ενέργειας στο νότιο ημισφαίριο. Για την ανίχνευση νετρίνων από ολόκληρη την ουράνια σφαίρα, απαιτείται η κατασκευή ενός τηλεσκοπίου νετρίνων σε κλίμακα γιγατόνων στο βόρειο ημισφαίριο. Ως εκ τούτου, από το 2015, η ενεργός κατασκευή του τηλεσκοπίου νετρίνων δεύτερης γενιάς BAIKAL-GVD βρίσκεται σε εξέλιξη στη λίμνη Βαϊκάλη.
2 Οκτωβρίου 2020
BAIKAL-GVD. Κυνηγοί Νετρίνων
Μια σειρά από δημοφιλή επιστημονικά βίντεο «BAIKAL-GVD. Neutrino Hunters» μιλάει για την κατασκευή μιας μοναδικής εγκατάστασης ανίχνευσης νετρίνων στη λίμνη Βαϊκάλη, για τους στόχους και τους στόχους του πειράματος και για τους ανθρώπους που συμμετέχουν σε αυτό. Αυτός είναι ένας κύκλος για σοβαρούς και αστείους, μεγαλειώδεις και συνηθισμένους, απλούς και σύνθετους - για όλα όσα έχουν να αντιμετωπίσουν οι άνθρωποι όταν αποφασίζουν να ανοίξουν το πέπλο ενός άλλου μυστηρίου του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψη των αστροφυσικών νετρίνων υψηλής ενέργειας το 2013 σηματοδότησε τη γέννηση ενός νέου πεδίου γνώσης - της αστροφυσικής νετρίνων υψηλής ενέργειας. Αυτό συνέβη όταν ο ανιχνευτής IceCube που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο στο πάχος του πάγου της Ανταρκτικής εντόπισε για πρώτη φορά νετρίνα με ενέργειες πάνω από 1000 TeV. Μέχρι σήμερα, το πείραμα IceCube έχει εντοπίσει περισσότερα από 100 αστροφυσικά νετρίνα υψηλής ενέργειας στο νότιο ημισφαίριο. Για την ανίχνευση νετρίνων από ολόκληρη την ουράνια σφαίρα, απαιτείται η κατασκευή ενός τηλεσκοπίου νετρίνων σε κλίμακα γιγατόνων στο βόρειο ημισφαίριο. Ως εκ τούτου, από το 2015, η ενεργός κατασκευή του τηλεσκοπίου νετρίνων δεύτερης γενιάς BAIKAL-GVD βρίσκεται σε εξέλιξη στη λίμνη Βαϊκάλη.
Το υπό κατασκευή Τηλεσκόπιο Νετρίνων Baikal είναι μια μοναδική επιστημονική εγκατάσταση και, μαζί με τα τηλεσκόπια IceCube, ANTARES και KM3NeT, περιλαμβάνεται στο Παγκόσμιο Δίκτυο Νετρίνων (GNN) ως το πιο σημαντικό στοιχείο του δικτύου στο Βόρειο Ημισφαίριο της Γης.
Το νετρίνο είναι ένας εξαιρετικός «αφηγητής» για τους αστροφυσικούς κατακλυσμούς. Πετά μέσα από το Σύμπαν, ουσιαστικά δεν απορροφάται από κανέναν και τίποτα. Δεδομένου ότι αυτό το σωματίδιο είναι ουδέτερο, δεν εκτρέπεται από μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία, πράγμα που σημαίνει ότι η πηγή του βρίσκεται ακριβώς στην κατεύθυνση από την οποία καταγράφηκε η εμφάνιση του νετρίνου. Οι πηγές των κοσμικών νετρίνων που φτάνουν στη Γη είναι εκρήξεις σουπερνόβα, μαύρες τρύπες, ενεργοί γαλαξιακούς πυρήνες ή δυαδικά αστρικά συστήματα. Γι' αυτό τα νετρίνα είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη μελέτη των διεργασιών που συμβαίνουν στο διάστημα.
Το τηλεσκόπιο νετρίνων BAIKAL-GVD έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει και να μελετά ροές νετρίνων εξαιρετικά υψηλής ενέργειας από αστροφυσικές πηγές. Με τη βοήθειά του, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να διερευνήσουν τις διαδικασίες με μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας που έλαβε χώρα στο Σύμπαν στο μακρινό παρελθόν. Ένα από τα μυστήρια της σύγχρονης αστροφυσικής είναι ο μηχανισμός γέννησης στο Σύμπαν των αστροφυσικών νετρίνων, δισεκατομμυρίων φορές πιο ενεργητικών από τα ηλιακά νετρίνα, και το τηλεσκόπιο νετρίνων Baikal, χάρη στα μοναδικά χαρακτηριστικά του, θα μπορέσει να ρίξει φως σε αυτό το μυστήριο.
Το Baikal Neutrino Telescope είναι ένας ανιχνευτής νετρίνων που βρίσκεται στη λίμνη Βαϊκάλη σε απόσταση 3,6 χλμ από την ακτή, όπου το βάθος της λίμνης φτάνει τα 1366 μ. Ο τόπος εγκατάστασης δεν επιλέχθηκε τυχαία. Πρώτον, υπάρχει ένας σιδηρόδρομος σε αυτήν την περιοχή και οι γραμμές ηλεκτροδότησης είναι τεντωμένες. Ένα μεγάλο βιομηχανικό και επιστημονικό κέντρο, η πόλη του Ιρκούτσκ, βρίσκεται 55 χλμ. από τον ανιχνευτή. Δεύτερον, το νερό της λίμνης είναι φρέσκο, γεγονός που αποτρέπει πιθανή ζημιά στον εξοπλισμό. Τρίτον, για δύο μήνες το χρόνο, η λίμνη καλύπτεται με ένα συμπαγές κάλυμμα πάγου, το οποίο σας επιτρέπει να πραγματοποιείτε εργασίες εγκατάστασης χωρίς φόβο. Και, τέλος, στη Βαϊκάλη δεν υπάρχει λάμψη φόντου από το K40 και η βιοφωταύγεια, η οποία είναι φλας.
Θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη σωστή λειτουργία του ανιχνευτή.
Όταν τα νετρίνα περνούν μέσα από το πάχος του νερού της Βαϊκάλης, υπάρχει πιθανότητα κάποια από τα άπιαστα σωματίδια να σταματήσουν ακόμα από το νερό. Στην περίπτωση μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται είτε ένα μιόνιο είτε ένας καταρράκτης ντους σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Τόσο το μιόνιο όσο και ο καταρράκτης του ντους προκαλούν τη λάμψη του νερού, η οποία ονομάζεται ακτινοβολία Cherenkov στη φυσική, ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε από τους Σοβιετικούς φυσικούς P. A. Cherenkov και S. I. Vavilov. Μια τέτοια λάμψη συμβαίνει όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο (για παράδειγμα, ένα μιόνιο) κινείται στο νερό με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός στο νερό (η ταχύτητα του φωτός στο νερό μειώνεται αντίστροφα με τον δείκτη διάθλασης). Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα φαινόμενο κατά το οποίο το μιόνιο προσπερνά το φως. Το καθήκον του ανιχνευτή είναι να καταγράψει την ακτινοβολία Cherenkov και να διαχωρίσει γεγονότα με αστροφυσικά νετρίνα από άλλα πιθανά γεγονότα.
Η μεγαλύτερη δομική μονάδα του GVD είναι το cluster. Για το 2020, ο ανιχνευτής έχει επτά συστάδες που βρίσκονται σε απόσταση 300 m το ένα από το άλλο. Κάθε σύμπλεγμα αποτελείται από 8 κάθετα αναρτημένες γιρλάντες, στις οποίες κρέμονται γυάλινες οπτικές μονάδες - 36 σε κάθε γιρλάντα. Σύμφωνα με το έργο, ο όγκος της τελικής εγκατάστασης στη λίμνη Βαϊκάλη θα πρέπει να είναι περίπου ένα κυβικό χιλιόμετρο.
.
Το τηλεσκόπιο νετρίνων Baikal κατασκευάζεται σήμερα σε διεθνή συνεργασία με τον ηγετικό ρόλο του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Μόσχα), του ιδρυτή αυτού του πειράματος και της κατεύθυνσης της «αστρονομίας των νετρίνων» στον κόσμο, και το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας (Dubna). Συνολικά, περισσότεροι από 70 επιστήμονες και μηχανικοί από δέκα ερευνητικά κέντρα στη Ρωσία, τη Γερμανία, την Πολωνία, την Τσεχική Δημοκρατία και τη Σλοβακία συμμετέχουν στο έργο.
==============
12-3-21 Η Ρωσία εκτοξεύει ένα μοναδικό τηλεσκόπιο νετρίνων βαθέων υδάτων
Το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο νετρίνων βαθέων υδάτων στο βόρειο ημισφαίριο, το Baikal-GVD, μια μοναδική εγκατάσταση «μεγα-επιστήμης» απαραίτητη για τη μελέτη του Σύμπαντος και τη δημιουργία νέας αστρονομίας και αστροφυσικής, θα εκτοξευθεί την Παρασκευή στη λίμνη Βαϊκάλη. Αυτό το τηλεσκόπιο θα δώσει στους επιστήμονες άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για τη διεξαγωγή γεωφυσικών, υδρολογικών και λιμνολογικών μελετών, μελέτης της εξέλιξης των γαλαξιών και του Σύμπαντος, σημειώνει η υπηρεσία Τύπου του Υπουργείου Επιστημών και Ανώτατης Εκπαίδευσης της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Στην τελετή εκτόξευσης αναμένεται να παρευρεθούν ο υπουργός Παιδείας και Επιστήμης Valery Falkov, ο Διευθυντής του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας (JINR, Dubna, περιοχή της Μόσχας) ο ακαδημαϊκός Grigory Trubnikov και άλλοι. Αυτή η εκδήλωση θα γίνει ένα από τα βασικά γεγονότα στο πλαίσιο του Έτους Επιστήμης και Τεχνολογίας που πραγματοποιείται στη Ρωσία.
Τι θα πουν τα νετρίνα
Το νέο τηλεσκόπιο θα δώσει στους επιστήμονες ευκαιρίες που δεν έχουν τα τεράστια επίγεια παρατηρητήρια και οι «συνάδελφοί» τους που βρίσκονται στο διάστημα. Όπως εξηγούν οι ίδιοι οι ερευνητές, πρώτον, δεν μπορούν όλοι να δουν τέτοια τηλεσκόπια, επειδή το φως μπορεί να μην βγει από τις πυκνές και θερμές περιοχές του Σύμπαντος και αν βγει, θα αλλάξει πολύ.
Δεύτερον, για να έχουν κάπου να κοιτάξουν τα οπτικά τηλεσκόπια, πρέπει να τους δείξουμε την ακριβή «διεύθυνση» και αυτή είναι μια μακρά και προσεκτική διαδικασία. Αλλά τα νετρίνα είναι απλώς αξιόπιστοι «δείκτες» σε κοσμικές «διευθύνσεις» - αυτά είναι ουδέτερα σωματίδια που δεν έχουν φορτίο, χαμηλή μάζα, ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός και αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την περιβάλλουσα ύλη. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα νετρίνα μπορούν να φτάσουν στη Γη από τα βάθη των αναδυόμενων ή ετοιμοθάνατων γαλαξιών και διαφόρων εξωτικών αστρικών αντικειμένων χωρίς σημαντικές αλλαγές και παρέχουν πληροφορίες για το τι και πού συνέβη στο Σύμπαν πριν από εκατομμύρια και ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια.
Επομένως, προκειμένου να απαντηθούν τα κύρια ερωτήματα της αστρονομίας και της αστροφυσικής σχετικά με την εξέλιξη των γαλαξιών και του Σύμπαντος, οι επιστήμονες πρέπει να μελετήσουν τις ροές των νετρίνων υπερυψηλής ενέργειας από αστροφυσικές πηγές.
Γιατί στη Βαϊκάλη;
Αυτή η λίμνη αποδείχθηκε πολύ κατάλληλη για τη θέση του νέου τηλεσκοπίου. Το γεγονός είναι ότι για να πιάσετε νετρίνα, χρειάζεστε μεγάλο όγκο από την πιο διαφανή ουσία με την οποία αλληλεπιδρούν. Επιπλέον, το τηλεσκόπιο πρέπει να προστατεύεται από διάφορες διεργασίες φόντου. Ως εκ τούτου, το Baikal ήταν χρήσιμο όσο το δυνατόν καλύτερα.
Η πρώτη έκδοση του τηλεσκοπίου Baikal Neutrino εμφανίστηκε πίσω στην ΕΣΣΔ - η κατασκευή του ξεκίνησε το 1990. Το τρέχον τηλεσκόπιο είναι μια νέα, τροποποιημένη έκδοση. Η κατασκευή του ξεκίνησε το 2015.
Η κατασκευή του τηλεσκοπίου νετρίνων βαθέων υδάτων Baikal πραγματοποιήθηκε στο 106ο χιλιόμετρο του σιδηροδρόμου Circum-Baikal από διεθνή συνεργασία. Το έργο αναπτύχθηκε υπό την καθοδήγηση ερευνητών από το JINR και το Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. Συνεισέφεραν επίσης επιστήμονες και μηχανικοί από ρωσικά ερευνητικά κέντρα (Κρατικό Πανεπιστήμιο Ιρκούτσκ, Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Νίζνι Νόβγκοροντ, Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, κ.λπ.) και επιστήμονες από την Τσεχική Δημοκρατία, τη Σλοβακία και την Πολωνία.
Η νέα εγκατάσταση αποτελείται από ένα σύστημα σταθμών βαθέων υδάτων (κάθετες χορδές) και χαλύβδινα καλώδια που συνδέονται στον πυθμένα της λίμνης με άγκυρες. Πιο πάνω, σε βάθος 20 μέτρων, ένα σύστημα πλωτήρες (κουχτύλη) διατηρεί τη γιρλάντα σε κάθετη θέση. 36 οπτικές μονάδες αιωρούνται από το καλώδιο σε απόσταση 15 μέτρων η μία από την άλλη. Υπάρχουν επίσης τέσσερις ηλεκτρονικές μονάδες που παρέχουν ισχύ, απόκτηση δεδομένων, βαθμονόμηση, συγχρονισμό και έλεγχο του τηλεσκοπίου και 3-4 υδροακουστικές μονάδες (μόντεμ) για ακριβή τοποθέτηση των οπτικών μονάδων στο υδάτινο περιβάλλον.
Οι σταθμοί βαθέων υδάτων ομαδοποιούνται σε ομάδες. Καθένα από αυτά συνδέεται με ένα οπτοηλεκτρικό καλώδιο στο κέντρο της ακτής, όπου χειριστές υπηρεσίας και ηλεκτρολόγοι παρακολουθούν τη λειτουργία του τηλεσκοπίου όλο το εικοσιτετράωρο.
Παγκόσμιο δίκτυο νετρίνων
Τα δεδομένα που ελήφθησαν στο Baikal-GVD θα αποτελέσουν μια πειραματική βάση για έρευνα στα προβλήματα της αστρονομίας και της αστροφυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Ακόμη και στο στάδιο της δημιουργίας του τηλεσκοπίου, χάρη στους ανιχνευτές του, οι επιστήμονες κατάφεραν να προβλέψουν 3-4 γεγονότα από νετρίνα υψηλής ενέργειας αστροφυσικής φύσης το 2021-2022. Το γεγονός ότι οι ανιχνευτές «έπιασαν» τα ρεύματα νετρίνων και ξεχώρισαν αυτά τα σωματίδια από τα πολλαπλάσια επίπεδα θορύβου και σημάτων φόντου είναι ήδη ένα επιστημονικό επίτευγμα παγκόσμιας κλάσης.
Η εκτόξευση του τηλεσκοπίου στη Βαϊκάλη λύνει το βασικό καθήκον του σχηματισμού του παγκόσμιου δικτύου νετρίνων - τη δημιουργία στο βόρειο ημισφαίριο ενός ανιχνευτή συγκρίσιμου σε ευαισθησία με τον αμερικανικό ανιχνευτή IceCube, ο οποίος πιάνει νετρίνα στο Νότιο Πόλο. Αναμένεται ότι ο ενεργός όγκος του τηλεσκοπίου νετρίνων Baikal θα είναι ίσος με τον IceCube ήδη το 2021 και θα τον ξεπεράσει τα επόμενα χρόνια. Η κοινή λειτουργία αυτών των δύο εγκαταστάσεων, καθώς και άλλων τηλεσκοπίων που αποτελούν μέρος του παγκόσμιου δικτύου που υπάρχει από το 2013 (οι εγκαταστάσεις ANTARES, KM3NeT, IceCube, Baikal-GVD), θα καταστήσει δυνατή την αναζήτηση πηγών ακτινοβολίας νετρίνων σε ολόκληρη την ουράνια σφαίρα.
Σε σύγκριση με άλλα τηλεσκόπια, τα κύρια πλεονεκτήματα του τηλεσκοπίου Baikal Neutrino είναι τα φυσικά χαρακτηριστικά του μέσου εργασίας - ο πάγος Baikal. Επιτρέπουν την ανακατασκευή γεγονότων του κύριου τύπου - που συνοδεύονται από καταρράκτες φορτισμένων σωματιδίων με γωνιακή ανάλυση της τάξης των τεσσάρων 4 μοιρών. Ταυτόχρονα, η ακρίβεια που επιτυγχάνεται στο IceCube είναι περίπου 10-15 μοίρες. Αυτό σημαίνει ότι η γωνιακή ανάλυση του ρωσικού τηλεσκοπίου είναι αρκετές φορές καλύτερη και η εμφάνιση ενός τηλεσκοπίου με τέτοια χαρακτηριστικά ανοίγει άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για έρευνα στον τομέα της αστροφυσικής νετρίνων και της αστρονομίας υψηλής ενέργειας.
https://ria.ru/20210312/teleskop-1600858930.html
12-3-21 Η Ρωσία εκτοξεύει ένα μοναδικό τηλεσκόπιο νετρίνων βαθέων υδάτων
Το μεγαλύτερο τηλεσκόπιο νετρίνων βαθέων υδάτων στο βόρειο ημισφαίριο, το Baikal-GVD, μια μοναδική εγκατάσταση «μεγα-επιστήμης» απαραίτητη για τη μελέτη του Σύμπαντος και τη δημιουργία νέας αστρονομίας και αστροφυσικής, θα εκτοξευθεί την Παρασκευή στη λίμνη Βαϊκάλη. Αυτό το τηλεσκόπιο θα δώσει στους επιστήμονες άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για τη διεξαγωγή γεωφυσικών, υδρολογικών και λιμνολογικών μελετών, μελέτης της εξέλιξης των γαλαξιών και του Σύμπαντος, σημειώνει η υπηρεσία Τύπου του Υπουργείου Επιστημών και Ανώτατης Εκπαίδευσης της Ρωσικής Ομοσπονδίας. Στην τελετή εκτόξευσης αναμένεται να παρευρεθούν ο υπουργός Παιδείας και Επιστήμης Valery Falkov, ο Διευθυντής του Κοινού Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας (JINR, Dubna, περιοχή της Μόσχας) ο ακαδημαϊκός Grigory Trubnikov και άλλοι. Αυτή η εκδήλωση θα γίνει ένα από τα βασικά γεγονότα στο πλαίσιο του Έτους Επιστήμης και Τεχνολογίας που πραγματοποιείται στη Ρωσία.
Τι θα πουν τα νετρίνα
Το νέο τηλεσκόπιο θα δώσει στους επιστήμονες ευκαιρίες που δεν έχουν τα τεράστια επίγεια παρατηρητήρια και οι «συνάδελφοί» τους που βρίσκονται στο διάστημα. Όπως εξηγούν οι ίδιοι οι ερευνητές, πρώτον, δεν μπορούν όλοι να δουν τέτοια τηλεσκόπια, επειδή το φως μπορεί να μην βγει από τις πυκνές και θερμές περιοχές του Σύμπαντος και αν βγει, θα αλλάξει πολύ.
Δεύτερον, για να έχουν κάπου να κοιτάξουν τα οπτικά τηλεσκόπια, πρέπει να τους δείξουμε την ακριβή «διεύθυνση» και αυτή είναι μια μακρά και προσεκτική διαδικασία. Αλλά τα νετρίνα είναι απλώς αξιόπιστοι «δείκτες» σε κοσμικές «διευθύνσεις» - αυτά είναι ουδέτερα σωματίδια που δεν έχουν φορτίο, χαμηλή μάζα, ταχύτητα κοντά στην ταχύτητα του φωτός και αλληλεπιδρούν πολύ ασθενώς με την περιβάλλουσα ύλη. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι τα νετρίνα μπορούν να φτάσουν στη Γη από τα βάθη των αναδυόμενων ή ετοιμοθάνατων γαλαξιών και διαφόρων εξωτικών αστρικών αντικειμένων χωρίς σημαντικές αλλαγές και παρέχουν πληροφορίες για το τι και πού συνέβη στο Σύμπαν πριν από εκατομμύρια και ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια.
Επομένως, προκειμένου να απαντηθούν τα κύρια ερωτήματα της αστρονομίας και της αστροφυσικής σχετικά με την εξέλιξη των γαλαξιών και του Σύμπαντος, οι επιστήμονες πρέπει να μελετήσουν τις ροές των νετρίνων υπερυψηλής ενέργειας από αστροφυσικές πηγές.
Γιατί στη Βαϊκάλη;
Αυτή η λίμνη αποδείχθηκε πολύ κατάλληλη για τη θέση του νέου τηλεσκοπίου. Το γεγονός είναι ότι για να πιάσετε νετρίνα, χρειάζεστε μεγάλο όγκο από την πιο διαφανή ουσία με την οποία αλληλεπιδρούν. Επιπλέον, το τηλεσκόπιο πρέπει να προστατεύεται από διάφορες διεργασίες φόντου. Ως εκ τούτου, το Baikal ήταν χρήσιμο όσο το δυνατόν καλύτερα.
Η πρώτη έκδοση του τηλεσκοπίου Baikal Neutrino εμφανίστηκε πίσω στην ΕΣΣΔ - η κατασκευή του ξεκίνησε το 1990. Το τρέχον τηλεσκόπιο είναι μια νέα, τροποποιημένη έκδοση. Η κατασκευή του ξεκίνησε το 2015.
Η κατασκευή του τηλεσκοπίου νετρίνων βαθέων υδάτων Baikal πραγματοποιήθηκε στο 106ο χιλιόμετρο του σιδηροδρόμου Circum-Baikal από διεθνή συνεργασία. Το έργο αναπτύχθηκε υπό την καθοδήγηση ερευνητών από το JINR και το Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών. Συνεισέφεραν επίσης επιστήμονες και μηχανικοί από ρωσικά ερευνητικά κέντρα (Κρατικό Πανεπιστήμιο Ιρκούτσκ, Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο του Νίζνι Νόβγκοροντ, Κρατικό Τεχνικό Πανεπιστήμιο της Αγίας Πετρούπολης, κ.λπ.) και επιστήμονες από την Τσεχική Δημοκρατία, τη Σλοβακία και την Πολωνία.
Η νέα εγκατάσταση αποτελείται από ένα σύστημα σταθμών βαθέων υδάτων (κάθετες χορδές) και χαλύβδινα καλώδια που συνδέονται στον πυθμένα της λίμνης με άγκυρες. Πιο πάνω, σε βάθος 20 μέτρων, ένα σύστημα πλωτήρες (κουχτύλη) διατηρεί τη γιρλάντα σε κάθετη θέση. 36 οπτικές μονάδες αιωρούνται από το καλώδιο σε απόσταση 15 μέτρων η μία από την άλλη. Υπάρχουν επίσης τέσσερις ηλεκτρονικές μονάδες που παρέχουν ισχύ, απόκτηση δεδομένων, βαθμονόμηση, συγχρονισμό και έλεγχο του τηλεσκοπίου και 3-4 υδροακουστικές μονάδες (μόντεμ) για ακριβή τοποθέτηση των οπτικών μονάδων στο υδάτινο περιβάλλον.
Οι σταθμοί βαθέων υδάτων ομαδοποιούνται σε ομάδες. Καθένα από αυτά συνδέεται με ένα οπτοηλεκτρικό καλώδιο στο κέντρο της ακτής, όπου χειριστές υπηρεσίας και ηλεκτρολόγοι παρακολουθούν τη λειτουργία του τηλεσκοπίου όλο το εικοσιτετράωρο.
Παγκόσμιο δίκτυο νετρίνων
Τα δεδομένα που ελήφθησαν στο Baikal-GVD θα αποτελέσουν μια πειραματική βάση για έρευνα στα προβλήματα της αστρονομίας και της αστροφυσικής των στοιχειωδών σωματιδίων. Ακόμη και στο στάδιο της δημιουργίας του τηλεσκοπίου, χάρη στους ανιχνευτές του, οι επιστήμονες κατάφεραν να προβλέψουν 3-4 γεγονότα από νετρίνα υψηλής ενέργειας αστροφυσικής φύσης το 2021-2022. Το γεγονός ότι οι ανιχνευτές «έπιασαν» τα ρεύματα νετρίνων και ξεχώρισαν αυτά τα σωματίδια από τα πολλαπλάσια επίπεδα θορύβου και σημάτων φόντου είναι ήδη ένα επιστημονικό επίτευγμα παγκόσμιας κλάσης.
Η εκτόξευση του τηλεσκοπίου στη Βαϊκάλη λύνει το βασικό καθήκον του σχηματισμού του παγκόσμιου δικτύου νετρίνων - τη δημιουργία στο βόρειο ημισφαίριο ενός ανιχνευτή συγκρίσιμου σε ευαισθησία με τον αμερικανικό ανιχνευτή IceCube, ο οποίος πιάνει νετρίνα στο Νότιο Πόλο. Αναμένεται ότι ο ενεργός όγκος του τηλεσκοπίου νετρίνων Baikal θα είναι ίσος με τον IceCube ήδη το 2021 και θα τον ξεπεράσει τα επόμενα χρόνια. Η κοινή λειτουργία αυτών των δύο εγκαταστάσεων, καθώς και άλλων τηλεσκοπίων που αποτελούν μέρος του παγκόσμιου δικτύου που υπάρχει από το 2013 (οι εγκαταστάσεις ANTARES, KM3NeT, IceCube, Baikal-GVD), θα καταστήσει δυνατή την αναζήτηση πηγών ακτινοβολίας νετρίνων σε ολόκληρη την ουράνια σφαίρα.
Σε σύγκριση με άλλα τηλεσκόπια, τα κύρια πλεονεκτήματα του τηλεσκοπίου Baikal Neutrino είναι τα φυσικά χαρακτηριστικά του μέσου εργασίας - ο πάγος Baikal. Επιτρέπουν την ανακατασκευή γεγονότων του κύριου τύπου - που συνοδεύονται από καταρράκτες φορτισμένων σωματιδίων με γωνιακή ανάλυση της τάξης των τεσσάρων 4 μοιρών. Ταυτόχρονα, η ακρίβεια που επιτυγχάνεται στο IceCube είναι περίπου 10-15 μοίρες. Αυτό σημαίνει ότι η γωνιακή ανάλυση του ρωσικού τηλεσκοπίου είναι αρκετές φορές καλύτερη και η εμφάνιση ενός τηλεσκοπίου με τέτοια χαρακτηριστικά ανοίγει άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για έρευνα στον τομέα της αστροφυσικής νετρίνων και της αστρονομίας υψηλής ενέργειας.
https://ria.ru/20210312/teleskop-1600858930.html
========================
Η πρώτη έκδοση του τηλεσκοπίου νετρίνων Baikal κατασκευάστηκε το 1990. Το σημερινό μοντέλο είναι μια νέα βελτιωμένη έκδοση, η δημιουργία της οποίας ξεκίνησε το 2015. Στο έργο συμμετείχε μια διεθνής ομάδα μηχανικών, συμπεριλαμβανομένων ρωσικών ερευνητικών κέντρων. Η κατασκευή επιβλήθηκε από το JINR (Dubna) και το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας RAS (Μόσχα).
Γιατί όμως οι επιστήμονες κυνηγούν τα νετρίνα; Γεγονός είναι ότι αυτά τα ουδέτερα σωματίδια, που δεν έχουν φορτίο, με μικρή μάζα και ταχύτητα κοντά στο φως, αλληλεπιδρούν εξαιρετικά ασθενώς με την περιβάλλουσα ύλη. Αυτό είναι το πολύτιμο. Χάρη σε αυτές τις ιδιότητες, σύμφωνα με τους αστροφυσικούς, τα σωματίδια μπορούν να φτάσουν στον πλανήτη μας από τα βάθη των γαλαξιών και των εξωτικών αστρικών αντικειμένων χωρίς να υποστούν σημαντικές αλλαγές.
Και αυτό είναι πολύ σημαντικό όταν παρατηρούμε μακρινά κοσμικά σώματα και μπορεί να πει μια αξιόπιστη ιστορία για το τι συνέβη στο σύμπαν μας πριν από εκατομμύρια, ακόμη και δισεκατομμύρια χρόνια. Τα οπτικά τηλεσκόπια, από την άλλη, «υποφέρουν» από παραμορφώσεις που πάντα φέρει η φύση του φωτός.
Η συσκευή ενός ανιχνευτή κυβικών χιλιομέτρων (κύλινδρος από κάθετες γιρλάντες) / ©baikalgvd.jinr.ruΗ θέση του τηλεσκοπίου επιλέχθηκε επίσης όχι τυχαία. Εξάλλου, η Βαϊκάλη είναι η μεγαλύτερη και καθαρότερη λίμνη στη Γη. Και για τη σύλληψη νετρίνων, χρειάζονται μεγάλοι όγκοι της πιο διαφανούς ουσίας με την οποία αλληλεπιδρούν. Επιπλέον, οι υδάτινες εκτάσεις της λίμνης και η απόστασή της θα βοηθήσουν στην προστασία της συσκευής από κάθε είδους διαδικασίες παρασκηνίου.
Το τηλεσκόπιο αποτελείται από ένα σύστημα σταθμών βαθέων υδάτων (γιρλάντες) και χαλύβδινα καλώδια που συνδέονται στον πυθμένα της λίμνης με άγκυρες. Στο πάνω μέρος, το τηλεσκόπιο «κουμπώνεται» με τη βοήθεια πλωτήρα (κουχτυλών), που δεν του επιτρέπουν να ανατραπεί. Η συσκευή περιλαμβάνει 36 οπτικές μονάδες, καθώς και υδροακουστικές και τέσσερις ηλεκτρονικές μονάδες που παρέχουν ισχύ, συλλογή δεδομένων, συγχρονισμό, έλεγχο κ.λπ.
Τα κύρια πλεονεκτήματα του νέου τηλεσκοπίου είναι τα φυσικά χαρακτηριστικά του μέσου εργασίας, δηλαδή του πάγου Baikal. «Κάνουν δυνατή την ανακατασκευή γεγονότων του κύριου τύπου - εκείνων που συνοδεύονται από καταρράκτες φορτισμένων σωματιδίων με γωνιακή ανάλυση της τάξης των τεσσάρων μοιρών. Ταυτόχρονα, η ακρίβεια που επιτυγχάνεται στο IceCube είναι περίπου 10-15 μοίρες. Αυτό σημαίνει ότι η γωνιακή ανάλυση του ρωσικού τηλεσκοπίου είναι αρκετές φορές καλύτερη και η εμφάνιση ενός τηλεσκοπίου με τέτοια χαρακτηριστικά ανοίγει άνευ προηγουμένου ευκαιρίες για έρευνα στον τομέα της αστροφυσικής των νετρίνων και της αστρονομίας υψηλής ενέργειας», ανέφερε το RIA Novosti .
=================
02.10.2020
Μια σειρά από δημοφιλή επιστημονικά βίντεο «BAIKAL-GVD. Neutrino Hunters» μιλάει για την κατασκευή μιας μοναδικής εγκατάστασης ανίχνευσης νετρίνων στη λίμνη Βαϊκάλη, για τους στόχους και τους στόχους του πειράματος και για τους ανθρώπους που συμμετέχουν σε αυτό. Αυτός είναι ένας κύκλος για όλα όσα έχουν να αντιμετωπίσουν οι άνθρωποι όταν αποφασίζουν να ανοίξουν το πέπλο ενός άλλου μυστηρίου του Σύμπαντος.
Η ανακάλυψη των αστροφυσικών νετρίνων υψηλής ενέργειας το 2013 σηματοδότησε τη γέννηση ενός νέου πεδίου γνώσης - της αστροφυσικής νετρίνων υψηλής ενέργειας. Αυτό συνέβη όταν ο ανιχνευτής IceCube που βρίσκεται στο Νότιο Πόλο στο πάχος του πάγου της Ανταρκτικής εντόπισε για πρώτη φορά νετρίνα με ενέργειες πάνω από 1000 TeV. Μέχρι σήμερα, το πείραμα IceCube έχει εντοπίσει περισσότερα από 100 αστροφυσικά νετρίνα υψηλής ενέργειας στο νότιο ημισφαίριο. Για την ανίχνευση νετρίνων από ολόκληρη την ουράνια σφαίρα, απαιτείται η κατασκευή ενός τηλεσκοπίου νετρίνων σε κλίμακα γιγατόνων στο βόρειο ημισφαίριο. Ως εκ τούτου, από το 2015, η ενεργός κατασκευή του τηλεσκοπίου νετρίνων δεύτερης γενιάς BAIKAL-GVD βρίσκεται σε εξέλιξη στη λίμνη Βαϊκάλη.
Το υπό κατασκευή τηλεσκόπιο Baikal Neutrino είναι μια μοναδική επιστημονική εγκατάσταση και, μαζί με τα τηλεσκόπια IceCube, ANTARES και KM3NeT, περιλαμβάνεται στο Παγκόσμιο Δίκτυο Νετρίνων (GNN) ως το σημαντικότερο στοιχείο του δικτύου στο Βόρειο Ημισφαίριο της Γης.
Το νετρίνο είναι ένας εξαιρετικός «αφηγητής» για τους αστροφυσικούς κατακλυσμούς. Πετά μέσα από το Σύμπαν, ουσιαστικά δεν απορροφάται από κανέναν και τίποτα. Δεδομένου ότι αυτό το σωματίδιο είναι ουδέτερο, δεν εκτρέπεται από μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία, πράγμα που σημαίνει ότι η πηγή του βρίσκεται ακριβώς στην κατεύθυνση από την οποία καταγράφηκε η εμφάνιση του νετρίνου. Οι πηγές των κοσμικών νετρίνων που φτάνουν στη Γη είναι εκρήξεις σουπερνόβα, μαύρες τρύπες, ενεργοί γαλαξιακούς πυρήνες ή δυαδικά αστρικά συστήματα. Γι' αυτό τα νετρίνα είναι ένα εξαιρετικό εργαλείο για τη μελέτη των διεργασιών που συμβαίνουν στο διάστημα.
Το τηλεσκόπιο νετρίνων BAIKAL-GVD έχει σχεδιαστεί για να ανιχνεύει και να μελετά ροές νετρίνων υπερυψηλής ενέργειας από αστροφυσικές πηγές. Με τη βοήθειά του, οι επιστήμονες σχεδιάζουν να διερευνήσουν τις διαδικασίες με μια τεράστια απελευθέρωση ενέργειας που έλαβε χώρα στο Σύμπαν στο μακρινό παρελθόν. Ένα από τα μυστήρια της σύγχρονης αστροφυσικής είναι ο μηχανισμός γέννησης στο Σύμπαν των αστροφυσικών νετρίνων, δισεκατομμυρίων φορές πιο ενεργητικών από τα ηλιακά νετρίνα, και το Τηλεσκόπιο Νετρίνων Baikal, χάρη στα μοναδικά χαρακτηριστικά του, θα μπορέσει να ρίξει φως σε αυτό το μυστήριο.
Το Baikal Neutrino Telescope είναι ένας ανιχνευτής νετρίνων που βρίσκεται στη λίμνη Βαϊκάλη σε απόσταση 3,6 χλμ από την ακτή, όπου το βάθος της λίμνης φτάνει τα 1366 μ. Ο τόπος εγκατάστασης δεν επιλέχθηκε τυχαία. Πρώτον, υπάρχει ένας σιδηρόδρομος σε αυτήν την περιοχή και οι γραμμές ηλεκτροδότησης είναι τεντωμένες. Ένα μεγάλο βιομηχανικό και επιστημονικό κέντρο, η πόλη του Ιρκούτσκ, βρίσκεται 55 χλμ. από τον ανιχνευτή. Δεύτερον, το νερό της λίμνης είναι φρέσκο, γεγονός που αποτρέπει πιθανή ζημιά στον εξοπλισμό. Τρίτον, για δύο μήνες το χρόνο, η λίμνη καλύπτεται με ένα συμπαγές κάλυμμα πάγου, το οποίο σας επιτρέπει να πραγματοποιείτε εργασίες εγκατάστασης χωρίς φόβο. Και, τέλος, στη Βαϊκάλη δεν υπάρχει λάμψη φόντου από το K40 και η βιοφωταύγεια, η οποία είναι φλας.
Θα μπορούσαν να επηρεάσουν τη σωστή λειτουργία του ανιχνευτή.
Όταν τα νετρίνα περνούν μέσα από το πάχος του νερού της Βαϊκάλης, υπάρχει πιθανότητα κάποια από τα άπιαστα σωματίδια να σταματήσουν ακόμα από το νερό. Στην περίπτωση μιας τέτοιας αλληλεπίδρασης, σχηματίζεται είτε ένα μιόνιο είτε ένας καταρράκτης ντους σωματιδίων υψηλής ενέργειας. Τόσο το μιόνιο όσο και ο καταρράκτης του ντους προκαλούν τη λάμψη του νερού, η οποία ονομάζεται ακτινοβολία Cherenkov στη φυσική, ένα φαινόμενο που ανακαλύφθηκε από τους Σοβιετικούς φυσικούς P. A. Cherenkov και S. I. Vavilov. Μια τέτοια λάμψη συμβαίνει όταν ένα φορτισμένο σωματίδιο (για παράδειγμα, ένα μιόνιο) κινείται στο νερό με ταχύτητα μεγαλύτερη από την ταχύτητα του φωτός στο νερό (η ταχύτητα του φωτός στο νερό μειώνεται αντίστροφα με τον δείκτη διάθλασης). Στην πραγματικότητα, υπάρχει ένα φαινόμενο κατά το οποίο το μιόνιο προσπερνά το φως. Το καθήκον του ανιχνευτή είναι να καταγράψει την ακτινοβολία Cherenkov και να διαχωρίσει γεγονότα με αστροφυσικά νετρίνα από άλλα πιθανά γεγονότα.
Η μεγαλύτερη δομική μονάδα του GVD είναι το cluster. Για το 2020, ο ανιχνευτής έχει επτά συστάδες που βρίσκονται σε απόσταση 300 m το ένα από το άλλο. Κάθε σύμπλεγμα αποτελείται από 8 κάθετα αναρτημένες γιρλάντες, στις οποίες κρέμονται γυάλινες οπτικές μονάδες - 36 σε κάθε γιρλάντα. Σύμφωνα με το έργο, ο όγκος της τελικής εγκατάστασης στη λίμνη Βαϊκάλη θα πρέπει να είναι περίπου ένα κυβικό χιλιόμετρο.
Το τηλεσκόπιο νετρίνων Baikal κατασκευάζεται επί του παρόντος σε διεθνή συνεργασία με τον ηγετικό ρόλο του Ινστιτούτου Πυρηνικής Έρευνας της Ρωσικής Ακαδημίας Επιστημών (Μόσχα), του ιδρυτή αυτού του πειράματος και της κατεύθυνσης της «αστρονομίας των νετρίνων» στον κόσμο, και το Κοινό Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας (Dubna). Συνολικά, περισσότεροι από 70 επιστήμονες και μηχανικοί από δέκα ερευνητικά κέντρα στη Ρωσία, τη Γερμανία, την Πολωνία, την Τσεχική Δημοκρατία και τη Σλοβακία συμμετέχουν στο έργο.
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου
Υβριστικά σχόλια θα πηγαίνουν στα αζήτητα.