Стали известны первые результаты нейтринного эксперимента Baikal-GVD
Первые результаты поиска астрофизических нейтрино по данным, полученным байкальским глубоководным нейтринным телескопом Baikal-GVD, опубликованы в журнале Physical Review D, сообщает 22 февраля пресс-служба отделения физических наук РАН.
Данные, полученные с помощью байкальского нейтринного телескопа, подтвердили существование нейтринного потока астрофизической природы, который был обнаружен антарктическим нейтринным телескопом IceCube.
Нейтринный телескоп Baikal-GVD является одним из российских проектов уровня «мегасайенс», он был запущен в марте 2021 года.
Опубликованная статья коллаборации Baikal-GVD сдержит результаты измерения диффузного нейтринного потока космического происхождения. Астрофизики провели анализ данных, полученных за последние четыре года. В этот промежуток времени было зафиксировано 25 событий, которые можно считать кандидатами на прохождение нейтрино астрофизической природы.
Их число и распределение по энергии соответствовали ожидаемым значениям, полученным от диффузного потока, зафиксированного нейтринным телескопом IceCube. Результат исследования подтвердил существование космических нейтрино, причем параметры нейтринного потока в двух разных экспериментах на двух нейтринных телескопах совпали в пределах статистических и систематических неопределенностей.
Нейтрино, не имеющая заряда элементарная частица с очень малой массой, очень слабо взаимодействует с веществом. Чтобы такое взаимодействие всё-таки произошло и его можно было бы зафиксировать, нужны особые условия.
Идею о том, как можно подтвердить существование «неуловимых» нейтрино, высказал еще в 1960 году выдающийся советский физик, академик Моисей Марков. Он увидел возможность регистрировать нейтрино в очень больших объемах воды, которыми могут быть естественные водоемы.
Для этого в них на определенном расстоянии друг от друга необходимо было расположить фотоумножители, которые будут усиливать энергию взаимодействия нейтрино с другой элементарной частицей, давая возможность ее зафиксировать.
В бескрайнем космосе происходят процессы, сопровождающиеся гигантским выделением энергии и рождающие нейтрино, которые, пролетая сквозь Вселенную, ни с чем не взаимодействуют.
Физики, зарегистрировав прохождение нейтрино на Земле, могут определить направление его движения (а значит, и его возможный источник), энергию его рождения, и тип нейтрино: электронное, мюонное или тау-нейтрино. Всё это позволяет астрофизикам изучать эти космические процессы, включая эволюцию галактик, формирование сверхмассивных черных дыр и механизмы, ускоряющие движение частиц.
Задачу создания нейтринного телескопа в озере Байкал начала решать в 1980 году созданная для этих целей в Институте ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН) Лаборатория нейтринной астрофизики высоких энергий под руководством члена-корреспондента РАН Григория Домогацкого.
В настоящее время в коллаборацию Baikal-GVD, кроме ИЯИ РАН, входят физики из Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ, Дубна), Иркутского госуниверситета (ИГУ) и ряда других отечественных и зарубежных научных организаций.
Байкальский нейтринный телескоп располагается в 3,6 км от берега на глубине около 1300 м. Он состоит из 10 кластеров, в каждом из которых по 8 вертикальных гирлянд из 36 модулей. Оптическая система регистрирует черенковское излучение мюонов и каскадов заряженных частиц высоких энергий, порожденных взаимодействием с нейтрино.
В настоящее время в мире создано несколько нейтринных телескопов. Одним из них стал детектор IceCube, запущенный в 2011 году на Южном полюсе. А в 2013 году он первым объявил о том, что обнаружил существование диффузного потока нейтрино — суммарного потока этих частиц космического происхождения от многих источников.
Наука требует, чтобы такой значимый для развития нейтринной астрономии и астрофизики результат был подтвержден и другими экспериментами. Именно эта задача и стала главной для нейтринных телескопов Северного полушария, в том числе и для Baikal-GVD.
Руководитель коллаборации Baikal-GVD Григорий Домогацкий прокомментировал полученные ими результаты:
«Обнаружение природного потока нейтрино высоких энергий астрофизического происхождения в эксперименте антарктическим детектором IceCube теперь подтверждено результатами, полученными в Северном полушарии нейтринным телескопом Baikal-GVD. Совместная работа этих двух детекторов дает возможность вести поиск источников нейтрино высоких энергий на всей небесной сфере и служит началом процесса построения карты нейтринного неба».
Работы по развертыванию нейтринного телескопа продолжаются. К 2027 году Baikal-GVD должен достигнуть объема в один кубический километр, как и IceCube, а в дальнейшем планируется довести его объем до десяти кубических километров.
