Через Байкал к звездам: как строят глубоководный телескоп для изучения тайн Вселенной

17 февраля на Байкале стартовала ежегодная экспедиция по строительству глубоководного нейтринного телескопа Baikal- GVD. За два месяца ученые должны модернизировать установку и добавить два новых кластера оптических детекторов. Участник экспедиции, старший научный сотрудник лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ) Баир Шайбонов поделился с нами подробностями и фотохроникой работ на озере.

— Впервые в Байкальскую экспедицию я поехал 20 лет назад, еще студентом, и с тех пор езжу каждый год. Пропустил лишь раз, когда защищал диплом. Экспедиция проходит с середины февраля до начала апреля. В это время толщина льда достигает 40 см — ​достаточно, чтобы тяжелые машины могли без опаски выйти на лед. За этот довольно короткий период мы должны успеть модернизировать установку, увеличить чувствительность работающих детекторов и установить новые.

В этом году в экспедиции принимают участие около 60 человек: ученые и инженеры из ОИЯИ, Института ядерных исследований РАН, НГТУ им. Алексеева, Санкт-­Петербургского морского технического университета, МГУ, много иркутян с физического факультета Иркутского госуниверситета и один словак. Вообще, в коллаборацию «Байкал» входит много иностранцев, но в этом году почти никто не смог приехать.

Участники экспедиции обосновались на научно-­исследовательской станции на 106–107‑м км Кругобайкальской железной дороги. Там у нас есть два береговых центра: старый, в деревянной избе постройки начала XX века, и новый, построенный в 2015 году. Живут все участники экспедиции в комфортабельных вагончиках.

Здесь, конечно, еще прохладно. Ночами бывает до –25… –28 °C, а днем –10 °C и сильный ветер. Но солнце уже хорошо припекает, так что морозная погода переносится легче.

Сейчас наша установка состоит из восьми кластеров, в каждом — ​по восемь гирлянд. Это такие уходящие под воду вертикальные тросы с навешенными на них оптическими модулями. Внутри модулей — ​10-дюймовые фотоумножители, которые регистрируют нейтрино, летящие из космоса. Увеличение количества детекторов повышает чувствительность установки к потокам астрофизических нейтрино высоких энергий.

Для установки гирлянд нужно сделать во льду проруби — ​майны. К ним подгоняем лебедку и спускаем нержавеющий трос с якорем весом 1,1 т. Дальше, постепенно спуская трос вниз, навешиваем на него научное оборудование, соединяем кабели и т. д. На верхнем конце этой гирлянды крепим буй, который поддерживает трос в вертикальном положении. Буй находится в 30 м под поверхностью озера.

Задача этой экспедиции — ​установить еще 16 гирлянд, то есть два новых кластера. К­огда-то нам казалось, что создать такую большую установку просто невозможно. Но сегодня это становится реальностью. Наш телескоп уже давно стал самым большим в Северном полушарии, больше только IceCube на Южном полюсе.

Я много раз был в экспедиции, но только в последние годы мы стали замечать нерп. Причем очень близко, буквально в 2 км от лагеря. А лагерь — ​это, вообще-то, очень шумное место, мы там пилим лед и т. д. Их, по идее, это должно отпугивать, но нет — ​лежат, греются на солнышке. Говорят, байкальских нерп стало намного больше, вот они и начали появляться в южной акватории озера, где проходит наша экспедиция.

СПРАВКА

Телескоп Baikal-­GVD — ​нейтринный детектор, расположенный в южной котловине Байкала в 3,6 км от берега, на глубине порядка 1,3 км. Его строительство стартовало в 1980‑е, но активное развитие проекта началось в 2012–2013 годы. С тех пор рабочий объем телескопа увеличился примерно в 20 раз. В эксплуатацию установку ввели в марте 2021 года, а в декабре детектор уже зафиксировал сигнал от активного блазара — ​космического объекта, выбрасывающего узкую струю релятивистских частиц сверхвысоких энергий.

Baikal-­GVD — ​уникальная научная установка для многоканальной астрономии, нового мощного метода исследования Вселенной. С его помощью ученые планируют изучать эволюцию галактик, формирование сверхмассивных черных дыр и механизмы ускорения частиц.