В Прибайкалье установят водные детекторы для изучения космических частиц
Иркутские ученые планируют установить водные черенковские детекторы на площадке гамма-обсерватории TAIGA. Эти устройства будут фиксировать частицы атмосферных ливней, что позволит более точно определять свойства частиц, прилетающих из космоса, сообщили в Минобрнауки РФ. Об этом сообщает сайт ТАСС.
На площадке TAIGA, одной из крупнейших в мире установок для исследования космического излучения, расположенной на территории Тункинского астрофизического центра Иркутского государственного университета, будут установлены водные черенковские детекторы. Они зарегистрируют вторичные частицы широких атмосферных ливней (ШАЛ), возникающие при взаимодействии космических лучей и гамма-квантов с атмосферой Земли. Такие измерения помогут лучше понять свойства первичных частиц.
Когда заряженные частицы атмосферного ливня проходят через воду, возникает слабое свечение, фиксируемое оптическими датчиками. Для минимизации потерь света вода в детекторах должна быть очень чистой и прозрачной. Основная цель физиков заключается в том, чтобы определить, какая первичная частица из космоса породила ливень, а также оценить ее энергию и направление.
В 2025 году рядом с Иркутским госуниверситетом 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 функционирует круглосуточно, чтобы успеть заполнить бассейн и установить детектор до наступления заморозков. Всего планируется построить три полноразмерных детектора с объемом воды около 50 кубометров каждый; один из них начнет собирать данные уже в 2026 году.
Основная сложность заключается в сохранении чистоты воды во время транспортировки и эксплуатации. Даже контакт с воздухом повышает ее электропроводность, а внутри баков могут размножаться микроорганизмы. Материалы емкостей и трубопроводов также могут выделять примеси. Воду планируется доставлять в обсерваторию из Иркутска на грузовом автомобиле; для этого закуплены две специальные пластиковые емкости объемом по 5 кубометров каждая. Ученые разрабатывают систему автоматического измерения длины поглощения света для контроля качества. В настоящее время электропроводность составляет около 0,3 микросименса на сантиметр, а в 2027 году исследователи намерены усовершенствовать систему и приблизиться к теоретическому пределу чистоты - примерно 0,055 микросименса на сантиметр при температуре 25 градусов Цельсия.
Детекторы будут размещены под слоем грунта, который задерживает большинство частиц, но пропускает мюоны - элементарные частицы, способные проникать сквозь землю. Подсчет мюонов поможет ученым отличать ливни, вызванные гамма-квантами, от ливней, вызванных протонами и ядрами. Это важно для поиска источников космических лучей очень высоких энергий. Разработчики подчеркивают важность таких технологий, что подтверждается Нобелевской премией 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.
