Крупнейший подводный телескоп готов раскрыть тайны космического излучения

Группа китайских ученых планирует построить крупнейший в мире подводный нейтринный телескоп и помочь раскрыть происхождение космического излучения. Хотя место еще не определено, предпочтительным расположением для телескопа является сибирское озеро Байкал, но он может быть размещен и в Южно-Китайском море.

Какое бы место ни было выбрано, гигантская обсерватория будет иметь более 55 000 детекторов на 30 кубических километрах, которые ищут следы космических нейтрино — крошечных призрачных субатомных частиц, которые несут ключевые сообщения из далекой Вселенной.

После завершения строительства телескоп стоимостью 300 миллионов долларов США присоединится к существующим объектам, таким как нейтринная обсерватория IceCube на Южном полюсе и Большая обсерватория высокогорного ливня (Lhaaso) на Тибетском плато, чтобы в конечном итоге определить источники чрезвычайно высокого энергетические частицы, постоянно бомбардирующие Землю.

На данный момент мы все еще изучаем возможности финансирования и разрабатываем ключевые компоненты. Детекторы, которые нам нужны, имеют диаметр 51 см — больше, чем все, что доступно на рынке. У нас есть планы встретиться с российскими учеными в августе и развернуть первую цепочку детекторов в озере для испытаний в следующем году,

сказал Цао Чжэнь из Института физики высоких энергий в Пекине, который является главным научным сотрудником Lhaaso и руководителем нового проекта.

Ученые в России «несомненно» были готовы сотрудничать с китайскими коллегами, сказал Григорий Домогацкий из Института ядерных исследований Российской академии наук в Москве.

«Нам будет очень интересно поработать с людьми, имеющими опыт создания такого замечательного многофункционального детектора, как «Лхаасо», а также с авторами ряда других выдающихся экспериментов в области физики нейтрино», — сказал Домогацкий.

Домогацкий руководил строительством детектора гигатонного объема (ГВД) на озере с 2016 года. Нейтринный телескоп «Байкал-ГВД» — это российский проект с участием сотрудников из Чехии, Словакии, Германии и Польши. 0,5 куб. км, что к 2027 году удвоится.

По словам Цао, считается, что космические лучи рождаются во время некоторых из самых катастрофических процессов во Вселенной, таких как взрыв сверхновой, столкновение галактик или сверхмассивная черная дыра, извергающая струи материалов в космос.

Поскольку космическое излучение в основном состоит из электрически заряженных атомных ядер, оно отклоняется магнитными полями, когда пролетает во Вселенной со скоростью, близкой к скорости света. По его словам, только небольшое количество фотонов и вторичных частиц, таких как нейтрино, которые не несут электрического заряда, можно использовать в качестве зондов для обнаружения источников излучения.

Нейтрино редко взаимодействуют с обычным веществом, поэтому лучший способ их поймать — построить большие детекторы в чистой воде или прозрачном льду. Таким образом, когда они сталкиваются с атомами воды или льда, они производят электрически заряженные вторичные частицы и излучают так называемый черенковский свет, который могут улавливать детекторы.

В настоящее время в мире действуют два таких телескопа: Байкал-ГВД объемом 0,5 куб. км под руководством России и IceCube объемом 1 куб. км под руководством США в Антарктиде. Третий строится в Средиземном море.

Хотя есть планы увеличить объемы как IceCube, так и GVD примерно до 8 кубических километров, Цао и его команда подсчитали, что минимальный объем обнаружения в 30 кубических километров необходим, если ученые хотят наблюдать и подтверждать источник космических нейтрино в космосе. несколько лет.

В китайском проекте 55 200 детекторов телескопа будут подвешены на 2300 струнах, а затем опущены и закреплены на глубине в зависимости от выбранного места, сообщил в марте коллега Цао Чен Минджун China Science Daily.

По его словам, в то время как максимальная глубина озера Байкал составляла 1600 метров, Южно-Китайское море предлагало множество возможностей для погружения на глубину до 3000 метров.

«Однако ближайшее место [в Южно-Китайском море] будет примерно в 150 км от острова, что может создать проблемы с электроснабжением и передачей данных», — сказал Чен.

Цао сказал, что если бы этим местом было озеро Байкал, предполагаемый бюджет в 300 миллионов долларов США можно было бы покрыть, если бы детекторы производились серийно, а оборудование телескопа собиралось на льду в конце зимы.

«Это гениальная идея, придуманная российскими учеными, чтобы установить детекторы, которые экономят много денег и рисков по сравнению с океаном», — сказал он.

По словам Цао, команда все еще ждала возможности официально предложить проект и оставалась открытой для строительства телескопа в Южно-Китайском море. Он сказал, что выбор места был очень сложным процессом, и его трудно было определить на таком ухе. Он сказал, что выбор места был очень сложным процессом, и его трудно было определить на такой ранней стадии предложения, добавив, что команда сосредоточится на разработке детекторов и методов, которые будут применяться ко всем возможностям.

Между тем, отдельная команда из Шанхайского университета Цзяо Тонг продвигает свою концепцию подводного нейтринного телескопа, контролирующего 7,5 кубических километров в Южно-Китайском море. В 2021 году шанхайская команда протестировала возможный участок на глубине 3500 метров (11 500 футов) в северо-восточном районе Южно-Китайского моря.