20.12.2011

Европейцы построят крупнейший в мире нейтринный телескоп

Через несколько лет более пяти кубических километров морской воды превратятся в самый большой на Земле детектор космических частиц. Размещённая на дне Средиземного моря установка сможет уловить нейтрино, приходящие из центра Млечного Пути.

Проект KM3NeT (Cubic Kilometre Neutrino Telescope) развивает консорциум из 40 институтов 10 европейских стран. По числу детекторов и общему объёму KM3NeT в разы превзойдёт нынешнего рекордсмена — расположенную в Антарктике нейтринную обсерваторию IceCube, чьи пять с лишним тысяч сенсоров скрыты в толще льда на глубинах от 1,5 до 2,5 км.

По словам одного из исследователей, участвующих в проекте, Джорджио Риккобене (Giorgio Riccobene), KM3NeT по масштабу работ и размаху окажется второй конструкцией в истории после Великой китайской стены. Возможно, это некоторое преувеличение (достаточно вспомнить такие колоссы, как плотины ГЭС), и всё-таки кубические километры, заполненные электроникой, – амбициозный проект.

Подводный телескоп должен содержать до 320 вертикальных конструкций – так называемых единиц обнаружения. Каждая представляет собой набор тросов длиной 900 метров. Тросы эти будут закреплены на дне при помощи массивных якорей, а в вертикальном положении их будут поддерживать многометровые поплавки.

На этих почти километровых струнах должны быть установлены так называемые этажи – шестиметровые поперечные рамы DOMBAR с двумя цифровыми оптическими модулями DOM на концах (как вариант возможны другие схемы размещения, вроде колец с фотодетекторами по периметру или треугольных рамок).

Предполагается, что всего на каждой вертикальной гирлянде будет 20 этажей, разделённых расстоянием в 40 метров. Нижний этаж должен располагаться в ста метрах от дна моря. Огромная толща воды сверху (от полутора километров и больше) защитит детекторы от солнечного света.

Каждый оптический модуль DOM – это прочная сфера диаметром 43 сантиметра, в которой размещён 31 фотоэлектронный умножитель и сопутствующая электроника.

Сделаны эти сферы будут из боросиликатного стекла и рассчитаны на давление при глубине в несколько километров. Причём отверстия для входа и выхода кабелей будут минимизированы по диаметру, для большей прочности всей конструкции.

Нетрудно посчитать, что по общему числу детекторов черенковского излучения (под четыреста тысяч — окончательный параметр будет ещё уточнён) новый нейтринный телескоп превзойдёт любого существующего собрата.

Но учёные объясняют, что средиземноморский титан будет самым передовым не только из-за размеров. Так, по угловому разрешению в 0,1 градуса (для нейтрино с энергией больше 10 ТэВ) он в десять раз превзойдёт IceCube, работающий во льду (лёд куда более неоднородная среда). У новичка должны быть хорошие параметры и по диапазону энергий нейтрино (начиная от сотен ГэВ и на несколько порядков выше). А ещё новый прибор будет чувствителен к нейтрино всех ароматов, уточняют физики.

Консорциум полагает, что KM3NeT откроет новое окно во Вселенную. Телескоп на дне моря будет ловить нейтрино, возникающие в далёких гамма-вспышках, взрывах сверхновых, столкновениях звёзд.

KM3NeT сможет эффективно фиксировать потоки трудноуловимых частиц от пульсаров и микроквазаров. Он даже попробует поймать нейтринные пучки, испускаемые галактическим ядром.

Авторы затеи также надеются, что этой установке посчастливится впервые поймать нейтрино, возникающие при распаде гипотетических пока частиц нейтралино — кандидатов на составляющую тёмной материи.

В общем, гигант должен продвинуть вперёд астрофизику и космологию, физику высоких энергий и исследования космических лучей.

В минувшем ноябре итальянское министерство образования и исследований (MIUR) одобрило выделение 20,8 миллиона евро для создания и развёртывания первых 30 единиц обнаружения KM3NeT. Общий бюджет строительства комплекса оценивается в 220-250 миллионов.

Выбор окончательного дизайна системы и места её расположения должен состояться в конце 2011 или начале 2012 года (примерно до марта всё должно решиться). Вскоре после этого можно будет начать строить удивительный колосс.

Первые научные результаты от установки исследователи ожидают получить в 2014 году. При этом учёные подчёркивают преимущество модульной схемы: даже при развёртывании только части запланированных гирлянд с детекторами KM3NeT станет одним из самых мощных инструментов в своём роде.

Леонид Попов

Источники:

1. MEMBRANA