«Мы смотрим на звёзды через Землю…»



Так однажды, очень поэтическим образом, охарактеризовала студентка 5-го курса кафедры общей ядерной физики Екатерина Грачёва, деятельность научной группы кафедры, занимающейся подводными нейтринными телескопами большого объёма.
В самом деле, в крупнейших современных проектах такого типа «охота» за нейтрино ведётся как раз за счёт её взаимодействия с Землёй, при пролёте через неё, а регистрирующая аппаратура располагается в месте вылета вторичной частицы.
Причины повышенного интереса исследователей именно к нейтрино кроются в ряде уникальных свойств этой частицы. Чрезвычайно малое сечение взаимодействия позволяет частицам проходить тысячи километров в плотной среде практически без взаимодействия. На практике это означает, что пришедшая из галактического центра частица несёт в себе первоначальную информацию о своём «месте рождения» практически без изменений. Очень важным пунктом в «нейтринной программе» стало и исследование нейтринных осцилляций, т.е. изменении типа нейтрино при взаимодействии с веществом. Помимо того, что подобные процессы могут помочь решить вопрос о наличии у нейтрино массы, их можно использовать для таких практических задач, как глубокое зондирование внутренних частей нашей планеты.
Уже после знаменитых опытов Дэвиса (Нобелевская премия, 2002 г.) в конце 60-х годов прошлого века, стало ясно, что первое условие, необходимое для регистрации этих «нейтрончиков» (именно так можно перевести «нейтрино») — большие объёмы регистрирующего вещества. Примерно в это же время Г.Марков предлагает идею регистрации нейтрино за счёт черенковского излучения от вторичных заряженных частиц в значительных объёмах воды или льда. Причём «значительные» объёмы, как оказалось уже в самом конце прошлого века, должны быть действительно очень значительными — порядка 1 куб. километра!
Общая схема подобного циклопического детектора на первый взгляд, довольно проста — подвешенные на тросах фотоэлектронные умножители (ФЭУ) собирающие черенковский свет. Больше ФЭУ-больше полезный объём детектора. Важной оказалась и глубина погружения — порядка 2-4 км. В 90-е годы подобные детекторы (нейтринные телескопы большого объёма) начинают сооружаться в Тихом океане, в Антарктике и Средиземноморье.
Однако было бы очень наивно предполагать, что выполнение только нескольких необходимых условий (глубина + объём) достаточно для эффективной работы телескопа. Перепады температур, подводные течения, радиоактивность от естественных источников и активная подводная жизнь — вот только несколько проблем, с которыми приходиться сталкиваться при работе подобного «прибора». Понятно, что полноценная работа таких больших проектов возможна только при объединении усилий специалистов различных научных центров.
В 2004 г. ассистент кафедры общей ядерной физики Е.В.Широков принял участие в создании и подготовке к работе нейтринного телескопа NEMO (http://nemoweb.lns.infn.it/). Первоначальной задачей стало изучение свойств ФЭУ, подходящих для работы в проекте. При выполнении этой задачи им был создан оригинальный прототип фотоэлектронного умножителя, не уступающий по характеристикам существующим на тот момент аналогам. За короткий срок эта деятельность выросла в несколько направлений, связанных не только с ФЭУ, но и с оптимизацией конструкции детектора и оценки его эффективности, а доцент кафедры Е.В.Широков возглавил научную группу, состоящую из молодых сотрудников, аспирантов и студентов кафедры общей ядерной физики. С 2009 г. его группа принимает самое непосредственное участие и в другом крупном нейтринном проекте — ANTARES (http://antares.sinp.msu.ru/).
Активную деятельность в рамках проекта ANTARES ведёт выпускник кафедры научный сотрудник научно-исследовательского института ядерной физики МГУ Владимир Куликовский. Именно им разработан новый метод фильтра биолюминесценции для регистрирующей системы детектора, что существенно повысило эффективность его работы. Значительную часть времени Владимир проводит непосредственно на береговой станции проекта ANTARES, куда поступают первичные результаты с детектора.
Выпускница кафедры Ольга Ершова ещё на 5-м курсе выполнила ряд важных работ по нейтринной гидроакустике, а её дипломная работа получила 1-е место на конкурсе им. Р.В.Хохлова.
Аспирант кафедры Андрей Афанасьев проводит исследования по синхронизации астрофизических гамма-всплесков с нейтринными потоками.
Ярослав Яковенко, студент 6-го курса принимает участие в расчётах, связанных с оптимизацией другого нейтринного телескопа — NEMO и выполнении такой важной задачи, как подбор по характеристикам основной части регистрирующей системы детектора — фотоэлектронных умножителей. В июле этого года он успешно выступил с докладом в Национальном Институте Ядерной физики в Генуе (Италия).

Екатерина Грачёва — самый младший сотрудник группы. Тем не менее, на неё была возложена далеко не второстепенная задача — так называемый «quality cut», т.е. отсев непригодных по многим параметрам событий, регистрируемых детектором ANTARES. Метод, который она предложила, во многом упрощает анализ экспериментальных данных, получаемых в проекте.
Работа нашего небольшого коллектива постоянно получает высокую оценку в проектах ANTARES-NEMO. Одним из подтверждений этого стало решение коллектива проекта ANTARES о проведении очередного Совещания коллаборации в мае 2011 г. в МГУ.
В настоящий момент перед нейтринной группой стоят новые, интересные задачи. Думается именно молодые сотрудники, выпускники факультета, аспиранты и студенты, и должны сейчас находится на «переднем крае» современной науки. Особенно в тех её областях, где сияние звёзд можно увидеть даже через Землю…


профессор И.М.Капитонов

Назад