Дубна

Микромир изучается в космосе

Наука и образование — 5 Марта 2015, 18:05

19 февраля в Музее истории науки и техники ОИЯИ  состоялась очередная лекция в рамках научно-­популярного лектория «Доступная наука». Прочитал ее  начальник сектора отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем  Леонид Григорьевич Ткачев. «Астрофизические исследования на Земле и в космосе. Вчера, сегодня, завтра» ­ таково название лекции, и представляла она собой большой обзор, начиная с истории открытия и изучения космических лучей, первых опытах и методах, крупнейших экспериментах во всех странах мира.

Леонид Григорьевич ­ руководитель группы в ОИЯИ, участвующей в крупнейших астрофизических проектах на территории России. Поэтому у слушателей лекции был уникальный шанс узнать,  что называется, из первых уст о подготовке самых современных экспериментов, таких  как орбитальные эксперименты ТУС и НУКЛОН на спутниках, а также эксперимент ТАЙГА в районе озера Байкал.  Докладчик принимал непосредственное участие в проектировании,  разработке и тестах оборудования детектора НУКЛОН,  в специальном центре при МГУ наблюдал запуск спутника с  детектором  НУКЛОН  с космодрома Байконур.

Космические лучи были открыты В. Гессом в 1912 году  и сразу вызвали интерес со стороны ученых. В последующие годы изучались направленность излучения, состав,  его поглощение различными средами и веществами. Эти эксперименты позволили открыть новые частицы, изучить их свойства.

Сегодня особый интерес ученых вызывает область с необычным названием «Предел Грайзена – Зацепина – Кузьмина»,  или GZK­эффект – обрезание спектра космических лучей в области предельно высоких энергий. В этой области космическая среда становится практически недостаточно прозрачной для прохождения частиц. Тем не менее,  некоторым частицам удается преодолеть этот барьер.  Зарегистрировано  их очень мало, несколько десятков, данные экспериментов порой противоречат друг другу, но именно они обещают дать уникальные знания о строении материи.

В эксперименте ТУС (от технического названия «трековая установка») предполагается исследовать космические лучи предельно высокой энергии: протоны, ядра, фотоны и нейтрино с энергиями в 1000 раз большими, чем на ускорителе LHC в ЦЕРН.  НИИЯФ МГУ (головная организация), ОИЯИ, НПО «ЭНЕРГИЯ» вместе с университетами Кореи и Мексики готовят автоматический космический аппарат с детектором ТУС для набора данных с орбиты спутника Земли.  В ОИЯИ создана оптическая система, состоящая из многомодульного параболического зеркала Френеля большой площади с матрицей из 256 фотоумножителей в его фокусе. Находясь на ночной стороне орбиты, автоматический аппарат с детектором с высоты 400­500 км будет просматривать площадь атмосферы Земли примерно 6400 кв. км и фотографировать широкие атмосферные ливни. Спутник «Ломоносов», на котором установлено оборудование для эксперимента ТУС, планируется вывести на орбиту в 2015 году, это будет первый запуск с нового российского космодрома «Восточный».

Крупнейшая в мире гамма-­обсерватория  ТАЙГА  (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray and Gamma Astronomy) создается в Тункинской долине, примерно в 50 км от Байкала. Здесь будет осуществляться поиск локальных галактических источников гамма­квантов с большой энергией, исследование потоков гамма­излучения от известных источников. Телескоп диаметром 4,5 м будет состоять из 34 зеркал и фотодетектора из 500 фотоумножителей для регистрации черенковского излучения широких атмосферных ливней, порождаемых фотонами и ядрами высоких энергий. Всего планируется установить до 16 таких телескопов, и фундамент под первый из них уже был залит осенью прошлого года. В настоящее время в  ЛЯП идет изготовление первого гамма­телескопа.

С космодрома Байконур 26 декабря запущен спутник РЕСУРС­П №2, на борту которого находится детектор НУКЛОН, созданный с участием ОИЯИ. Так же, как ТАЙГА, эксперимент нацелен на изучение механизма ускорения космических лучей и их распространения в Галактике. Детектор НУКЛОН создавался более 10 лет коллаборацией  из нескольких научных и промышленных организаций во главе с НИИЯФ МГУ. Он состоит из кремниевых и сцинтилляционных детекторов, углеродной мишени, вольфрамового конвертора гамма­квантов, а также микрокалориметра ­ всего более 10 тысяч каналов. В ОИЯИ была разработана и изготовлена двухуровневая сцинтилляционная система быстрого триггера для регистрации всех событий, их предварительной обработки с целью выборки и управления детекторами.

Закончилась лекция демонстрацией видеозапуска спутника РЕСУРС­П №2. В зале Музея ОИЯИ в этот вечер присутствовало   довольно много слушателей,  видимо, лекторий «Доступная наука» приобретает популярность и востребован в нашем городе. Среди слушателей много физиков, сотрудников Института, они задают много конкретных вопросов, связанных с оборудованием и данными экспериментов. Тем не менее,  интересны такие лекции и более широкому кругу, потому что не ограничиваются только работами Объединенного института, а дают общее представление об исследуемой области, опыте других научных центров, о работе ученого, способах получения научного знания.

Галина МялковскаЯ

Версия для печати