Почему ученые ставят телескоп на дно океана
Глубоко под Средиземным морем сотни внимательных глаз висят на кабелях, ожидая редкой и ценной вспышки. Их добыча-призрачные нейтринные частицы, способные прокладывать туннели через световые годы пространства и породу планеты, никогда не соприкасаясь с материей.
Но здесь, под океаном, они могут наткнуться на детектор нейтринного телескопа кубического километра или KM3NeT. В то время как международное сотрудничество все еще находится на ранних стадиях строительства, оно надеется вскоре начать отслеживать некоторые из самых неуловимых частиц во Вселенной.
Нейтрино - это почти безмассовые частицы, образующиеся на солнце и в энергетических явлениях, таких как сверхновые, сталкивающиеся звезды и гамма-всплески. Поскольку частицы едва взаимодействуют с остальной Вселенной, их, как известно, трудно изучать, хотя триллионы проходят через ваше тело каждую секунду.
Исследователи склонны хоронить нейтринные детекторы в чанах с переохлажденными жидкостями или в милях под землей, надеясь, что нейтрино будут единственными частицами, которые пройдут через них.
На этот раз исследователи прячут детекторы на дне моря, на другой стороне планеты от неба, которое они надеются изучить, чтобы заблокировать все, кроме нейтрино, от попадания в их детекторы.
Скрытые Детекторы
Большинство нейтринных детекторов ищут редкие вспышки энергии, которые испускают частицы, когда они сталкиваются с ядрами атомов. Но поскольку эти взаимодействия происходят не очень часто, детекторы нейтрино должны охватывать большую часть почвы - в буквальном смысле. KM3Net, как следует из его названия, однажды займет кубический километр морской воды - около 400 000 олимпийских плавательных бассейнов.
Детекторы нейтрино также должны быть защищены от натиска регулярного излучения, которое в противном случае заглушило бы слабый блеск нейтринных взаимодействий. Поэтому исследователи строят их глубоко под землей, в заброшенных шахтах или под антарктическими ледниками.
Теперь они пытаются сделать это на дне моря – и на другом конце света. "Подводный телескоп бомбардируется миллионами различных частиц, но только нейтрино могут пройти через Землю, чтобы добраться до детектора снизу", — сказал Клэнси Джеймс, исследователь Института радиоастрономии Кертина в Австралии, партнер KM3Net, в заявлении. "Итак, в отличие от обычных телескопов, он смотрит сквозь землю на то же самое небо, что и австралийские телескопы, направленные вверх."
Каждый телескоп на самом деле состоит из сотен сферических детекторов, немного больше баскетбольного. Они подвешены на вертикальных линиях, и каждый узел соединен кабелями, которые проходят вдоль морского дна. Первые тестовые компоненты были установлены в 2013 году, а в 2015 и 2018 годах - еще один этап строительства. Ученые в настоящее время испытывают ограниченное количество детекторов, и они все еще ищут финансирование, чтобы воплотить в жизнь весь массив работ.
Два телескопа составляют KM3Net. Один называется ARCA, или Astroparticle Research с Космикой в Бездне, и находится у побережья Италии. Он будет изучать космические нейтрино с более высокой энергией, создаваемые самыми энергичными событиями во вселенной, такими как гамма-всплески, и предоставит ученым более глубокое понимание мощных астрофизических событий. Его партнером является ORCA, или Oscillation Research с Cosmics в Бездне, расположенной ближе к Франции. Этот телескоп будет изучать частицы с более низкой энергией, производимые космическими лучами, падающими на атмосферу Земли.
До сих пор телескоп работал в целях тестирования, доказывая, что установка успешна с использованием только нескольких из возможных сотен детекторов. Команда находится в процессе добавления новых.