Месец март е. По ледовете на Байкал бавно пълзи трактор с огромна фреза с човешки ръст. Тя пробива метрите ледена покривка до самата вода. Недалеч десетки хора в оранжеви екипи опъват супер дълъг кабел с нанизани на него стъклени топки-датчици. Всичко това се пуска във водата – на дълбочина 750-1300 метра!
Този дълбоководен "гирлянд" е построен през 2015 година. Всяка зима и ранна пролет тук пристигат учени и инженери, за да обособят клъстерите на най-големия неутронен телескоп в света – Baikal-GVD. В средата на март 2021 г. той бе въведен в експлоатация официално и започнаха експерименти, чиито резултати могат да променят всички наши представи за Вселената.
Защо е необходим?
Кирил Шипицин / Sputnik
А сега по ред. Неутриното са свръхлеки частици-призраци, които пронизват вселената и всичко в нея. Докато четете този ред, през вас вече са прелетели квадрилиони (мерна единица с 15 нули) неутрино, които са се родили в центъра на Слънцето 8 минути по-рано. Но вие изобщо не усещате всичко това – и тук се крие друга важна особеност на неутрино.
Светлана Латинина/ТАСС
Неутрино взаимодействат с веществата изключително слабо. Например по-малко от един от 10¹⁶ слънчеви неутрино се сблъскват в тялото на човека с най-малко един атом. Елементарните частици са полупрозрачни – те могат да прелитат една през друга, без изобщо да се сблъскат (без да си взаимодействат). За да фиксират съприкосновението им и да потвърдят, че неутрино съществува не само на теория, на учените бяха нужни 26 години. Всичко започва през 1956 година. И до днес обаче все още знаем много малко за неутрино.
Светлана Латинина/ТАСС
Това, което знаем, е, че неутрино са безумно леки (дори най-тежкият неутрино тежи милиони пъти по-малко от електрона) и че имат различен произход. Неутрино се "раждат" непрекъснато на Слънцето, в недрата на Земята, в атмосферата, в ядрените реактори, в недрата на зараждащи се или умиращи галактики, в звездите и в други астрофизични източници.
Алексей Кушниредко/ТАСС
Целта на байкалския телескоп е да регистрира и изследва потоците от неутрино със свръхвисока енергия, т.е. тези от тях, които долитат от дълбокия космос. Той позволява да се отсеят всички останали разновидности. Тези изключително леки "космически посланици" могат да разкрият какво се случва в нашата Вселена, как тя еволюира, как са се образували галактиките, черната материя и черните следи. Именно неутрино първи разказаха на учените за избухването на свръхновата звезда 1987А в Магелановия облак – преди астрономите да видят оптическия взрив.
Нито едни други частици не могат да направят това. По пътя към Земята всички частици с електрически заряд (протони и електрони) се отклоняват силно от магнитните полета и вече не може да се определи къде е техният източник, а частиците светлина, фотоните, от плътните и горещи области от Вселената, могат да се отделят или да не се отделят, но при всички положения се променят силно. Незаредените неутрино не реагират на магнитните полета и носят информация "от мястото на събитието". Те не се поглъщат от междузвездния прах. Затова наблюдението на неутрино е нов канал за наблюдение на Вселената, при това поразително точен. Наричат ги още врати към "новата физика". Нещо повече – нито един друг метод за наблюдение – от земята или от космоса – не надниква във вселената "така дълбоко".
Как излежда? И защо Байкал?
Още през миналия век учените осъзнават, че "разбирането" на неутрино и определянето на посоката на полета им може да се постигне чрез чувствителни фотодетектори – по яркостта на синкавата светлина (през 1958 г. за това е присъдена Нобелова награда). Фотодетекторите могат да проследяват тези слаби взривове, когато неутриното все пак си взаимодейства с веществата.
За да се регистрират обаче са нужни стотици фотодетектори, както и голямо количество максимално прозрачни вещества, с които да си взаимодейства неутриното. Как да се построи такъв детектор? И къде да бъде разположена тази огромна мощност? През 1980 г. съветският академик Моисей Марков излиза с революционна идея: той предлага множество фотодетектори да бъдат разположени в природни резервоари и да се чака неутриното само да попадне там.
Най-голямата и най-прочута установка от този клас е телескопът IceCube. Той представлява буквално леден куб с огромен обем от кубически километри, пълен със замразени в антарктическия лед фотодетектори.
Неутронният телескоп се появява в Байкал през 1993 г. и е наречен НТ-36. Тогава за първи път учените успяват да регистрират неутрино, попаднало в установката отдолу – през земните недра. Този телескоп обаче вече е износен и технически остарял. Той отстъпва и по размери – прекалено малък е, за да се поддържа бъдещият напредък.
Той е заменен от съвременния Baikal-GVD, разработен от международна група от физици под ръководството на Института за ядрени изследвания към Руската академия на науките в Москва и Обединения институт за ядрени изследвания в Дубна. Състои се от 288 оптични модула на осем вертикални кабела. На практика това е най-високото съоръжение в Русия. Той е изцяло потопен под водата и е разположен на 3,5 км от брега.