Новосибирские ученые создали мюонные детекторы, для гамма-обсерватории TAIGA

Ученые Института ядерной физики имени Г. И. Будкера СО РАН и Новосибирского государственного университета завершили установку мюонных детекторов для проекта гамма-обсерватории TAIGA. Головной организацией этого проекта является Иркутский государственный университет. Оборудование, разработанное и изготовленное в Новосибирске, позволит повысить эффективность поиска космических частиц высокой энергии, что является основой научной программы международного проекта.

На данный момент специалисты Института ядерной физики и НГУ изготовили и установили 48 мюонных детекторов - все они прошли проверку и готовы к использованию.

Гамма-обсерватория TAIGA расположена на территории Тункинского астрофизического центра коллективного пользования Иркутского госуниверситета в Республике Бурятия, недалеко от озера Байкал. Эксперимент направлен на решение ряда фундаментальных астрофизических задач, например, обнаружение источников космических частиц с энергией порядка 1015 эВ. Также ученые надеются обнаружить процессы, которые будут способствовать развитию космологических теорий возникновения и эволюции ранней Вселенной.

В международную коллаборацию входят научные группы из России, Италии, Германии, Румынии. Специалисты из Института ядерной физики СО РАН и Новосибирского госуниверситета вошли в проект в 2016 году.

"Эксперименты в области физики элементарных частиц, которые проводятся на ускорителях, совсем скоро достигнут своего технологического предела. Сегодня, например, никто не обсуждает строительство ускорителя с энергией 1000 ТэВ, - рассказывает старший научный сотрудник Института ядерной физики, заведующий лабораторией НГУ, кандидат физико-математических наук Евгений Кравченко. - Но у нас есть космос - "природный" ускоритель, который всегда работает, и где производятся частицы с энергиями гораздо большими, чем в Большом адронном коллайдере. Одна из целей гамма-обсерватории TAIGA - наблюдать небо в новом энергетическом диапазоне. Мы надеемся, открыть источники космических лучей с энергией порядка 1000 ТэВ, определить состав космических лучей в сверхвысоких энергиях, обнаружить ранее неизвестные частицы, которые могут стать указанием на Новую физику, за пределами Стандартной модели".

Территория обсерватории занимает примерно один квадратный километр, где располагаются оптические станции, черенковские телескопы и сцинтилляционные детекторы. Основной задачей новосибирских физиков была разработка и производство мюонных сцинтилляционных детекторов.

"Энергия гамма-квантов, которые мы планируем изучать, может быть больше 100 ТэВ - такие частицы прилетают из космоса очень редко, поэтому необходимы установки, способные регистрировать их на площади от одного до тысяч квадратных километров, - поясняет Евгений Кравченко. - Здесь требуется развитие специальных детекторных технологий. Мюонные детекторы, которые мы разработали для проекта, помогут надежно выделять гамма-кванты из общего потока частиц. На данный момент мы произвели и поставили в Тункинскую долину 48 детекторов - все они установлены и уже прошли проверку, то есть готовы к работе".

Как сообщили в пресс-службе ИЯФ СО РАН,, в пилотный комплекс гамма-обсерватории TAIGA войдут 120 широкоугольных черенковских детекторов установки TAIGA-HiSCORE, три атмосферных черенковских телескопа с зеркалами площадью около 10 кв. метров установки TAIGA-IACT, три кластера сцинтилляционных детекторов установки TAIGA-Muon.

"К концу 2019 года был выполнен основной объем работ по созданию пилотного комплекса гамма-обсерватории TAIGA с гибридной системой детекторов. В настоящее время на площадке обсерватории продолжаются работы по наладке, настройке и калибровке детекторов и установок комплекса, - рассказывает соруководитель проекта гамма-обсерватории TAIGA, профессор ИГУ, доктор физико-математических наук Николай Буднев. - В полном объеме комплекс будет включен в набор данных осенью 2020 г. Результаты его практической эксплуатации должны доказать эффективность гибридного подхода для решения задач гамма-астрономии сверхвысоких энергий, показать, какие решения являются удачными, а какие требуют доработки, и все это должно стать основой для разработки проекта будущей полномасштабной гамма-обсерватории TAIGA площадью, как минимум, десять квадратных километров".

По словам ученого, в 2020 году в Тункинской долине совместно с группой из Женевского университета будут проведены испытания камеры телескопа SST1M, разработанного для эксперимента CTA (Cherenkov Telescope Array). В 2019 году были выполнены подготовительные работы для создания в составе гамма-обсерватории TAIGA первого телескопа на базе этой камеры.

"Что касается научной программы, в этом году мы опубликовали результаты прецизионных измерений энергетического спектра космических лучей в диапазоне энергий 0,8 ПэВ - 4 ЕэВ, получили первые ограничения на поток диффузных гамма-квантов с энергией порядка 100 ПэВ. Но основные результаты мы ожидаем в последующие годы, после того, как пилотный комплекс гамма-обсерватории TAIGA заработает в полном объеме", - добавил Николай Буднев.