Всего планируется построить три полноразмерных детектора с объемом воды приблизительно 50 кубометров каждый.
Ученые из Иркутска собираются установить на площадке гамма-обсерватории TAIGA водные черенковские детекторы. Эти устройства будут фиксировать частицы, возникающие в результате атмосферных ливней, с целью более точного определения свойств частиц, поступающих из космоса.
«На территории гамма-обсерватории TAIGA — одной из крупнейших в мире установок для исследования космического излучения, находящейся на базе Тункинского астрофизического центра Иркутского государственного университета, будут установлены водные черенковские детекторы. Они будут регистрировать вторичные частицы широких атмосферных ливней, которые возникают при взаимодействии космических лучей и гамма-квантов с атмосферой Земли. Эти измерения помогут более точно определить свойства первичных частиц», — сообщили в министерстве.
Когда быстрые заряженные частицы атмосферного ливня проходят через воду, возникает слабое свечение, зафиксированное оптическими датчиками. Для того чтобы свет добирался до них с минимальными потерями, вода в детекторах должна быть очень чистой и прозрачной. Главная цель физиков — выяснить, какая именно первичная частица пришла из космоса и вызвала ливень, а также оценить её энергию и направление.
В 2025 году вблизи Иркутского госуниверситета была запущена система подготовки ультрачистой воды на основе обратного осмоса. Установка под давлением пропускает воду через специальную мембрану, задерживая соли и примеси, и производит около 500 литров чистой воды в час. Она работает круглосуточно, чтобы заполнить бассейн и установить детектор до наступления морозов. Всего строится три полноразмерных детектора с объемом воды около 50 кубометров каждый; один из них начнет собирать данные уже в 2026 году.
Основная сложность заключается в поддержании чистоты воды во время транспортировки и длительной эксплуатации. Даже контакт с воздухом увеличивает её электропроводность, а внутри баков могут развиваться микроорганизмы. Материалы контейнеров и трубопроводов также могут выделять примеси. Планируется перевозить воду в обсерваторию из Иркутска на грузовом автомобиле; для этого закупили две специализированные пластиковые емкости объемом по 5 кубометров каждая. Для контроля качества ученые разрабатывают систему автоматического измерения длины поглощения света. В настоящее время электропроводность составляет около 0,3 микросименса на сантиметр, а в 2027 году исследователи планируют усовершенствовать систему и приблизиться к теоретическому пределу чистоты — примерно 0,055 микросименса на сантиметр при температуре 25 градусов Цельсия.
О перспективах работы
Детекторы будут размещены под слоем грунта, который задерживает большинство частиц, но пропускает мюоны — элементарные частицы, способные проникать сквозь землю. Подсчет мюонов помогает ученым различать ливни, вызванные гамма-квантами, от ливней, вызванных протонами и ядрами. Это важно для поиска источников космических лучей очень высоких энергий. По словам разработчиков, значимость таких технологий подчеркивает Нобелевская премия по физике 2026 года за вклад в создание нейтринной обсерватории IceCube и открытие астрофизических нейтрино высоких энергий. Иркутские физики надеются, что их работа также внесет вклад в разгадку происхождения космического излучения.
Фото: hi-tech.mail.ru