Прямо сейчас нейтрино ловят на Байкале. С помощью телескопа Baikal-GVD — глубоководного и одного из крупнейших в мире. Что это за установка, почему телескоп разворачивают именно в озере и чем он отличается от других – об этом в рамках фестиваля “Большие ученые коты — 2026” рассказала Ирина Перевалова, кандидат физико-математических наук, сотрудница Иркутского госуниверситета.
Но для начала обратимся к открытым источникам, которые говорят нам, что нейтрино – это лёгкая элементарная частица, относящаяся к классу лептонов и фермионов, обладающая полуцелым спином (1/2). Она электрически нейтральна, не имеет цвета и участвует только в слабом и гравитационном взаимодействиях. Считается, что нейтрино является истинно нейтральной частицей.
Не все знают, что нейтрино очень много, они летят к нам не только из далекого космоса, но и из недр Земли, из ядерных реакторов, от нашего Солнца. И никто не знает точно, какова масса нейтрино. И никто не знает точно, сколько нейтрино проходит прямо сейчас через ваше тело, но это огромное количество.
При всей своей незаметности нейтрино очень важны для науки. Они играют большую роль в стандартной модели физики элементарных частиц, образовании звезд и черных дыр, а также природе Большого взрыва.
Неуловимые призраки
Нейтрино практически невозможно поймать. Они обладают огромной проникающей способностью, могут пролететь миллионы и миллиарды лет, не меняя своей траектории и способны пролететь через тысячи километров земной коры без следа.
Так как же их поймать? Ученые на Байкале регистрируют не сами нейтрино, а черенковское излучение мюонов и каскадов заряженных частиц высоких энергий, рожденных в нейтринных взаимодействиях.
Все потому, что когда нейтрино взаимодействует с атомом в водной (в нашем случае на Байкале) среде, оно рождает заряженную частицу — например, мюон, электрон или тау-лептон. Если эта частица движется в среде быстрее скорости света в этой среде (а не в вакууме), она испускает черенковское излучение — слабую голубоватую вспышку. И вот эти-то вспышки и ловят фотоумножители телескопа.
Что за фотоумножители? Как устроен телескоп
Создавая телескоп на озере Байкал, учёные использовали уникальное свойство воды — эффект Вавилова – Черенкова: если заряженная частица движется в воде быстрее скорости света (в вакууме она выше), возникает голубое свечение. Именно за этим явлением и идет «охота».
Итак, наше озеро Байкал является огромной площадкой для ловли нейтрино, которые летят сквозь Землю из далекого космоса. Нейтринный телескоп развернут прямо в толще байкальской воды. В отличие от телескопов солнечных или звездных, этот смотрит не в небо. Нейтринный телескоп на Байкале смотрит вниз – на дно, пытаясь поймать частицы при их столкновении с дном. Кстати, место для телескопа выбирали, исходя в том числе из того, насколько ровное дно в данной местности. Напомним, что телескоп располагается в районе 106-го километра Кругобайкальской железной дороги.
Сам телескоп представляет из себя сеть датчиков, опущенных в воду на крепких-крепких нитях. Каждая связка представляет собой целую гирлянду фотоумножителей. Гирлянды объединяют в кластеры — по 8 гирлянд в одном кластере. По 36 модулей фотоумножителей в одной гирлянде.
Сегодня в составе телескопа работают уже 5004 фотоумножителя, которые опущены в воду в составе 16 кластеров. И число кластеров еще будет увеличиваться.
Ирина Перевалова рассказала, что к настоящему моменту наш Байкальский телескоп зарегистрировал уже 18 нейтринных событий. Каждое событие связано с прилетом одного нейтрино. Регистрируя нейтрино, ученые могут определить, откуда прилетела частица, ее начальную энергию и тип источника. Больше всего интересуют физиков высокоэнергетические нейтрино, прилетающие из далеких глубин космоса. Их еще называют астрофизическими. Они перемещаются со скоростью света и могут нести информацию о процессах, происходивших в самых отдаленных уголках Вселенной миллиарды лет назад. Предполагают, что изучение этих частиц позволит лучше понять особенности эволюции галактик и формирования сверхмассивных черных дыр. А возможно, даст ключ к разгадке тайн темной материи и темной энергии.
Так какие тайны могут нам открыть нейтрино, прилетающие в Байкал?
Поскольку нейтрино рождаются в том числе в мощных и энергичных процессах во Вселенной: взрывы сверхновых звёзд, слияния чёрных дыр или нейтронных звёзд, активные ядра галактик (квазары), то они несут в себе информацию от своих родителей. А значит могут рассказать нам о том, что происходило в далеком космосе миллионы лет назад. Они могут рассказать историю Вселенной, могут открыть тайны реликтового излучения. Так что просто регистрация реликтовых нейтрино стала бы большим шагом в науке – прямым подтверждением общепринятой космологической модели.
«Иркутск Сегодня». Читайте нас в MAX
