Техника - молодёжи 1998-09, страница 26
СОЗДАНО РОССИИ «НЕВОД» ДЛЯ НЕИТРИНО В центре Москвы работает уникальная чиками. научная установка по поимке нейтрино — этих, казалось бы, неуловимых беглецов Вселенной. Обращается к вам аспирант физмата КГУ. Недавно, просматривая «Советскую Россию», наткнулся на заметку, где сообщается, что американские и японские ученые нашли массу покоя нейтрино. Этот факт полностью согласует-' ся с предложенной мной гипотезой: двигаясь в ! четвертом измерении, частица приобретает • то, что называется массой покоя. ; Частица и античастица — это один объект. Только первая движется в одном направлении свернутого измерения, вторая — в противопо- ; 1.Любая частица, обладающая античасти-I цей, имеет массу покоя. I 2.Масса покоя непостоянна. В полях тяготе-, ния и других она может меняться. Видимо, | возможна даже трансмутация частиц. Напри-; мер, мюон и таон отличаются от электрона только массой. Ускорим его (в свернутом из-м мерении) — и получим их. ■ Сергей СТОВБЫР, г. Курган. — Нет, в данном случае мы имеем в виду вовсе не разновидность рыболовной сети. «НЕВОД» — НЕйтринный ВОдный Детектор, — объяснил суть сокращения один из создателей этого оригинального сооружения, профессор МИФИ Анатолий Афанасьевич Петру-хин. — Так называется первый в мире многофункциональный водный детектор, расположенный на поверхности Земли. Вообще-то говоря, «охота» за нейтрино — не такой уж редкий научный промысел. Им занимаются многие исследователи, используя для этого подземные или подводные ловушки или, как их еще называют, нейтринные телескопы. В отличие от телескопов обычных, которые, как правило, располагаются на вершинах гор, а то и на земной орбите, поближе к звездам, нейтринные ловушки, напротив, стараются спрятать поглубже, чтобы защитить детекторы от воздействия частиц космического излучения. Дело в том, что нейтрино — частица весьма своеобразная. Обладая чрезвычайно малой массой — некоторые исследователи полагают, что масса покоя ее вообще равна или близка к нулю, — нейтрино тем не менее обладают огромной «пробойностью»; для нее, например, не составляет особого труда пронзить насквозь Земной шар. На такой особенности и основана процедура ловли. Скажем, главным элементом Баксанской нейтринной обсерватории, расположенной под горой Андырчи на Северном Кавказе (Кабардино-Балкария), является бак с несколькими десятками тонн галлия. Скальные породы толщиной около 1,5 км, по идее, должны отфильтровывать посторонние частицы, и в бак попадают в основном нейтрино, превращая, благодаря собственной энергии, ядра атомов галлия в ядра германия. Что, естественно, фиксируется соответствующими детекторами. Однако размещение детекторов в подземельях — не лучший способ решения проблемы. Ведь для надежного экранирования от посторонних помех, штольню для нейтринного телескопа нужно закладывать на глубину не менее 5 км, а таких в мировой практике еще не было. И главное — во сколько она обойдется?.. Куда дешевле располагать чувствительные элементы ловушек в воде, которая одновременно служит и рабочим телом, и экраном, защищающим от посторонних частиц. Так, например, устроена нейтринная обсерватория на озере Байкал. С его поверхности на it метров уходят гирлянды с дат- ;лои воды экранируют, останавливают менее пробивные частицы. А нижние, где царит вечный мрак, время от времени осциллируют, то есть светятся под воздействием нейтрино. Это свече фотоэлектронными умножителями, на берег по линии связи приходит электросигнал: «Есть вспышка!» Однако и байкальская система — тоже не из самых дешевых. Во-первых, все оборудование пришлось везти из Москвы и других научных центров на берег озера, дожидаться зимы, чтобы Байкал замерз, а потом со льда, в стужу, вести монтаж установки... В общем, денег и хлопот такая система стоит немалых. Как, скажем, и американский нейтринный телескоп в Антарктиде, когда гирлянды сдатчиками вмораживали в многокилометровую ледовую толщу. Сами понимаете, и там условия работы — не райские... Кроме того, как показывают расчеты и практический опыт, чтобы совсем уж надежно отсеять все паразитные помехи, необходимо иметь слой воды или льда толщиной аж в 14 км, но таких океанских впадин и таких ледников на Земле нет. Учтя все эти обстоятельства, в МИФИ придумали свой вариант создания ловушки для нейтрино. Основу ее составляет бак, точнее бассейн с водой. Размеры его не столь уж большие — 9x26x9 м. В нем-то и стоят квазисферические модули (КСМ), состоящие из шести фотоэлектронных умножителей (ФЭУ) с плоскими фотокатодами. Причем расположены последние так, чтобы воспринимать прежде всего излучение частиц, идущих как сверху, так и снизу, через толщу Земли. «Логика тут простая, — пояснил А.А.Петрухин. — Лишь нейтрино, с его «бронебойностью», может пронизать планету насквозь, все другие частицы безнадежно застрянут в земной толще». Однако-как удается начисто экранироваться от других частиц, в частности космического излучения, непрерывным ливнем обрушивающихся на нас? «Да, никак, — пожимает плечами Петрухин. — Нет в природе таких материалов, которые позволили бы создать экран — надежный и вполне приемлемый по размерам и цене. Так что, волей-неволей, «НЕВОД» заодно регистрирует и космические лучи». Человек изобретательный тем и отличается от обычного, что способен даже худо обратить в добро. Поняв, что от космического излучения все равно не избавиться, исследователи МИФИ стали регистрировать и его — и студентам практика, и науке польза. А чтобы можно было четко установить, следы какой частицы зарегистрированы, постарались с высокой достоверностью определять ее происхождение, откуда она появилась. Если снизу — значит, это нейтрино, если сверху — из состава космического излучения. Задача селекции решена как конструкцией самих модулей, так и их расположением в водном объеме. Они смонтированы этакой сеткой (см. схему), элементы которой, словно ячейки некоего экзотического невода, ориентированы по осям ортогональной системы координат. Причем, если большая часть ныне существующих детекторов регистрируют частицы лишь при их непосредственном попадании на чувствительную поверхность или в объем, то здесь «засекаются» и такие, которые пролетают на некотором расстоянии. Обычно в подобных дистанционных системах используют датчики, реагирующие на акустическое, радио- или оптическое излучения. На практике оказалось удобнее всего регистрировать частицы не «на слух», а «на глаз», то есть по излучению Вавилова-Черенкова. Или, говоря проще, в данном случае каждое прохождение частицы в водной толще сопровождается появ лением светового конуса, имеющего угол при вершине в 41'. Поскольку угол этот довольно велик, значит, не обязательно «выстилать» фотоумножителями всю поверхность или объем бассейна — как упоминалось, достаточно расположить их на каком-то определенном расстоянии друг от друга в виде сетки. Таким образом, удается перекрыть большую площадь и большой объем. И по направлению конуса, по тому, какие датчики сработали, как они были ориентированы в пространстве — можно с приличной точностью определить, откуда именно пришла частица. Первый вариант остроумной разработки, сделанный еще в конце 70-х гг., был отмечен премией Ленинского комсомола. Однако сейчас А.А.Петрухин и его коллеги рассматривают его всего лишь как прототип крупномасштабного детектора будущего. Причем их надежды не беспочвенны. Ведь уникальной установкой москвичей заинтересовались многие зарубежные ученые. И, например, итальянцы согласились субсидировать постройку более крупного прибора. Они уже поставили около 15 т оборудования на общую сумму около 5 млн. долларов. Из него монтируется координатный детектор второго поколения, получивший название «ДЕКОР», ибо датчиками — стример-ными (искровыми) камерами — как бы «декорируется» внешняя часть бассейна. Сам он займет площадь около 200 м!. Подобной системы по отлову космических лучей и нейтрино, с вертикальным расположением детектирующих элементов, в мировой практике еще не было. И вот теперь, используя гибрид «НЕВОД-ДЕКОР», в котором два детектора — водный и координатный — будут работать одновременно, его создатели надеются выявить массу интересных научных результатов, которые нельзя получить ни на какой другой установке. 1. Руководитель экспериментального ком- 3. Схема размещения модулей в детекторе. 5. Квазисферический модуль, который может регистрировать черенковское излучение 6. Схема, иллюстрирующая определение направления движения частиц (мюонов) с помощью квазисферических модулей. Синие линии - черенковское излучение под углом 41' к треку частицы. Красные стрел- 7. Пример реп ные модули. I тлитуда си 1й - небо) 3. Калибровка модуля. Шесть светодиодов, /правляемых ЭВМ, позволяют имитировать Т Е X Н И К» - М О Л О ДЕЖИ 919 8 ЕЗ |
