Версия для печати
Вернуться к списку

ЗАЧЕМ ВКЛЮЧАЮТ ЛЮСТРУ НА ДНЕ ОЗЕРА?

Так положено. Каждый год в середине февраля на Байкал съезжаются специалисты, имеющие непосредственное отношение к уникальному глубоководному телескопу, работающему на дне озера. К этому сроку лед уже довольно прочно сковывает толщу воды, и на два долгих месяца природа предоставляет людям надежную платформу для зимнего лагеря. Это единственное время в году, когда телескоп бездействует. Действия совершаются с ним. Аппарат извлекают из почти километровой глубины и проводят необходимую профилактику. Допустить неточность, пропустить какую-либо операцию нельзя: к середине апреля телескоп вновь уйдет под воду, и в следующий раз допустит к себе только через год. Тут права на ошибку нет.

Судя по метеосводкам, погода встречает экспедицию уже не столь суровой температурой, какой та была еще неделю назад, когда московские ученые только готовились к отъезду. Как раз в такой день я приехала в НИИ ядерной физики имени Д. В. Скобельцина Московского государственного университета. Руководитель лаборатории космических излучений высоких энергий НИИЯФ, доктор физико-математических наук Леонид Кузьмичев обсуждал по телефону детали предстоящей встречи с коллегами из Иркутска. Те предупреждали: утепляться основательнее, температура воздуха на Байкале ниже 40 градусов. "Сорок так сорок, - согласился Кузьмичев. - Март не за горами, продержимся!"

Про март это он уже рассказывал мне. Послушать Леонида Александровича, так это самая замечательная пора на Байкале. Ну да, если там еще зима в разгаре и озеро схвачено льдом! В том-то и дело. Для тех, кто работает с глубоководным нейтринным телескопом, это единственная возможность непосредственного "общения" с аппаратом. В этом году оно будет особенно важным, ибо впервые предстоит провести профилактику обновленного телескопа. А это - дополнительный и очень важный материал для проектирования и создания следующего. Ведь идея нового поколения Байкальского телескопа объемом 1 км3, обозначаемого пока как GVD, активно вынашивается учеными, определены даже сроки ввода в эксплуатацию существенной части нового телескопа -2012 год.

Но нынешнюю экспедицию отличают и другие "изюминки". Во-первых, одному из главных участников Байкальского нейтринного эксперимента, знаменитому

НИИЯФ МГУ, исполняется 60 лет, и ровно через неделю физики торжественно отметят это событие. Во-вторых, есть еще одна юбилейная дата, небезразличная для науки: полвека назад впервые зарегистрировали одну из самых необычных элементарных частиц -нейтрино. Ту самую, ради которой опустили телескоп на дно Байкала. Удивительные частицы пытаются уловить в разных частях мира - с помощью наземных, подземных, глубоководных детекторов. История последних особенно интересна. Но сначала несколько слов о том, чем же так привлекает ученых элементарная частица нейтрино.

Предсказал ее существование Вольфганг Паули в начале 1930-х. Считается, что идея впервые была обнародована в его знаменитом письме, оглашенном на конференции физиков в Тюбингенском университете. Сказанное в этом послании было столь же экстравагантно, как и его начало: "Дорогие радиоактивные дамы и господа... ". Судя по сохранившимся свидетельствам, ученый и сам был смущен осенившей его идеей: "Я сделал сегодня нечто ужасное. Физику-теоретику никогда не следует делать ничего подобного. Я предложил нечто, что никогда не будет проверено экспериментально".

Речь шла о догадке, способной подтвердить закон сохранения энергии в реакции бета-распада, ведь обосновать этот закон для микромира никак не удавалось. В ту пору в ядерной физике многое еще делалось на ощупь. Известно, что когда гениального Резерфорда спросили, можно ли получать энергию из ядра, он ответил "нет" , а всего через десять лет теоретики задумались об атомной бомбе...

Первым гипотезу Паули обосновал Энрико Ферми, он же предложил дать имя частице. Нейтрино - ласково-уменьшительное от открытого незадолго до этого нейтрона. Уже в названии ощущалось отношение к тому, что выдающийся российский физик Бруно Максимович Понтекорво назвал "удивительнейшей из всех элементарных частиц". Чего стоит хотя бы такой любопытный факт: нейтрино способно проходить сквозь любую толщу, не оставляя следа! Представьте, например, чугунную плиту, толщина которой равна расстоянию от Земли до Солнца, так вот нейтрино легко преодолеет эту массу и не даст себя "поймать". Именно такое слабое взаимодействие с веществом делает нейтрино особо ценным для исследования: эта элементарная частица пронизывает все и вся, а значит, может дать полезнейшую информацию обо всем, что было на ее пути. Интерес к нейтрино многократно увеличился, когда появилась первая информация о реликтовом излучении, ведь эта элементарная частица, передвигающаяся почти со скоростью света, многое могла бы рассказать о младенчестве Вселенной...

Этот шаг, надеются ученые, еще впереди, но нейтринная астрофизика уже успешно развивается. С тех пор, как в 1956 году американцы Фредерик Райнес и Клайд Коуэн впервые зарегистрировали нейтрино (точнее, антинейтрино), появилось немало интересных проектов улавливания этой частицы. Но особая сложность в том, что такая "охота" требует создания установок колоссальной площади. Первым, кто предложил использовать для решения задачи естественные водоемы, был российский физик Моисей Александрович Марков. Это было в 1960-х, а в середине 1970-х зашла речь о создании в Тихом океане глубоководного нейтринного телескопа DUMAND (Deep Underwater Muon and Neutrino Detection). Проект остался неосуществленным, но обеспечил хороший методический фундамент под будущие эксперименты.

С начала 1990-х началось сооружение нейтринного телескопа AMANDA на Южном полюсе, на территории американской станции Амундсен-Скотт. В наши дни ведутся работы по созданию двух глубоководных телескопов в Средиземном море: один, NESTOR, расположится близ греческого города Пилос, второй, ANTARES, - у южных берегов Франции. В этом ряду Байкальский нейтринный телескоп занимает особое место как первый в мире удачный опыт создания глубоководных установок такого масштаба. Проект, помимо НИИЯФ МГУ, осуществляют Институт ядерных исследований РАН, Объединенный институт ядерных исследований в Дубне, НИИПФ Иркутского госуниверситета, НГТУ (Нижний Новгород), МТУ (Санкт-Петербург), Курчатовский институт, DESY-IFH (Германия). Бессменный руководитель эксперимента на протяжении более 25 лет - доктор физико-математических наук Григорий Владимирович Домогацкий из ИЯИ РАН.

Идея обрастала партнерами и усложнялась постепенно. Работы на озере Байкал стартовали в начале 1980-х. Озеро привлекло ученых глубиной и чистотой своих вод, а еще - гарантированным в течение двух месяцев ледяным покровом, что позволяет спокойно развертывать необходимые установки. Но четверть века назад это была еще, можно сказать, лишь "разведка боем" , зато полученный опыт позволил к началу 1990-х вплотную приблизиться к созданию глубоководного нейтринного детектора НТ-200, а в минувшем году на Байкале заработал более совершенный, дополненный вариант (НТ-200 плюс). Вот к профилактике этого телескопа и приступают сейчас ученые.

Я, конечно, позволила себе вольность, упомянув в заглавии к этой статье люстру. Но ассоциация возникла невольно, как только увидела аппарат на картинке. Леонида Кузьмичева сравнение не покоробило: "Можно еще увидеть сходство и с зонтиком" , - заметил он, после чего уточнил: у команды, работающей с телескопом, в ходу другая терминология: гирлянда или стринг (от английского string - струна).

Уже такое обилие сравнений говорит о том, сколь необычен телескоп, скрывающийся под километровым слоем воды. Если попытаться описать его, получится вот что: это система, удерживаемая прочным вертикальным тросом с буйками на одном конце и якорем на другом, трос особой системой креплений окружают разнесенные по строгой схеме в пространстве фотоприемники со сложнейшей электроникой - оптические модули. Именно им надлежит "охотиться" за нейтрино, регистрируя слабые вспышки света, рожденные при взаимодействии нейтрино, в окружающем установку объеме воды. А чтобы фотоприемники были защищены от внешнего давления воды, их помещают в специальные стеклянные сферы. Вот весь этот трос с оптическими и дополнительными модулями, с многосложной электронной начинкой принято называть гирляндой. Хотя, как мне показалось, похоже на люстру - гигантскую и одновременно чрезвычайно изящную.

Впрочем, с чем сравнивать телескоп, наверное, не столь важно. Главное, что удивительный аппарат способен регистрировать нейтрино высоких энергий и требует при этом существенно меньше затрат, чем для работы, скажем, дорогущих подземных установок. Одной из самых мощных, например, - Super-Kamiokande требуется более 10000 фотоприемников, чтобы охватить тот объем, какой у старого еще байкальского варианта НТ-200 просматривали всего 192 фотоприемника. А ведь нынче байкальская "гирлянда" обросла новыми модулями и, стало быть, возможности телескопа еще больше! Тут впору спросить, а для чего все-таки это нужно? Байкал, Антарктида, Средиземное море... И ведь это только глубоководные телескопы, есть и другие. Зачем нам по большому счету нейтрино?

Задайте этот вопрос физикам. И услышите в ответ, что познание самоценно, что мысль не остановишь, что далеко не всегда с ходу можно предсказать практический результат. Если кому-то недостаточно, что нейтрино способны дать нам больше информации о внутреннем строении Солнца, гравитационном коллапсе звезд или даже приблизиться к пониманию таинственной темной материи, скажу, что сегодня рождается нейтринная геофизика, а это уже ближе к нашей матушке Земле, хотя она ведь всего лишь часть Вселенной. Что обещают эти исследования планете? Известный французский ученый, иностранный член РАН Жорж Шарпак предположил, например, что нейтрино способны помочь в поиске новых нефтяных месторождений.

Но, пожалуй, наиболее интригующим может показаться неожиданное приложение, которое сегодня живо обсуждается в среде физиков-теоретиков. Не исключено, что с помощью нейтрино окажется возможным находить и обезвреживать оружие массового поражения, которым могут грозить миру, например, террористы. Тут, правда, мне добавить нечего. Комментарии ученых лаконичны: пока это всего лишь гипотеза, но в науке ничего заранее отрицать нельзя. Вот и существование нейтрино когда-то казалось невероятным, а нынче уже многое известно об этой загадочной частице.

Копилку знаний усердно пополняет, в частности, Байкальский глубоководный телескоп. У аппарата сейчас заслуженный отпуск, а это значит, что у людей рядом с ним особенно много работы.

***

Полвека назад впервые зарегистрировали одну из самых необычных элементарных частиц - нейтрино. Ту самую, ради которой опустили телескоп на дно Байкала.