В Китае реализуется крупный международный проект по нейтринной физике
На 122-й сессии Ученого совета ОИЯИ были вручены премии имени Бруно Понтекорво ученым из Китая, Южной Кореи и Японии, которых объединяет одно научное направление – нейтринная физика. Ифан Ван — директор Института физики высоких энергий Академии наук Китая придает огромное значение этой премии. «Для меня это большая честь — получить премию имени Понтекорво, — сказал профессор. — Безусловно, это очень престижная премия, я и весь мой Институт очень гордимся этим». После торжественного вручения премии ученый выступил с докладом о реализации в Китае проекта JUNO, в котором участвует и Объединенный институт ядерных исследований.
Ифан Ван, директор Института физики высоких энергий Академии наук Китая и глава проекта JUNO:
«Бруно Понтекорво – великий ученый. Он заложил основы физики нейтрино. Его исследования чрезвычайно важны для будущих научных изысканий в области физики и космологии. Я хочу выразить мою глубокую благодарность за то, что я удостоен этой премии. И не только я получил эту награду, она относится и к группе ученых ОИЯИ, и ко всей коллаборации JUNO».
В коллаборации JUNO более двух лет участвует Объединенный институт ядерных исследований. В 2020 году в Китае должен начаться нейтринный реакторный эксперимент. В КНР идет строительство крупной лаборатории под названием Подземная нейтринная обсерватория Цзянмынь в 150 километрах к западу от Гонконга. Экспериментальный зал установки JUNO будет располагаться в 700 метрах под землёй. Детектор, наполненный 20 тысячами тонн жидкого сцинтиллятора, будет использовать 15 тысяч фотоумножителей для обнаружения сцинтилляционного света, который образуется при столкновении нейтрино с атомами водорода. Основная задача эксперимента — изучение нейтринных осцилляций между тремя типами — электронным, мюонным и тау-нейтрино. На установке планируется определить относительные массы всех трёх типов нейтрино, а значит, попытаться разрешить проблему иерархии фермионных масс.
Николай Анфимов, научный сотрудник научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, ответственный за лабораторию тестирования фотодетекторов: «Там будет две атомных электростанции рядом на расстоянии 50 км, суммарная мощность этих электростанций 36 ГВт – огромная мощность, колоссальные потоки нейтрино, и, таким образом, можно будет быстро набрать нужную статистику. Эксперимент JUNO будет использовать нейтринные осцилляции для измерения иерархии масс нейтрино и других параметров. Он представляет собой огромный сферический объем (35 метров в диаметре), заполненный жидким сцинтиллятором (примерно 20 тысяч тонн). И этот объем будет просматриваться 20 тысячами фотоэлектронных умножителей такого размера, как здесь видите — 50 см каждый. Огромное количество фотоумножителей».
В Лаборатории ядерных проблем разрабатывают различные методы тестирования фотоэлектронных умножителей. Здесь разработали и полностью выполнили сканирующую установку, с помощью которой можно получить в полном объеме характеристики поверхности фотокатода фотоэлектронных умножителей. Сейчас к отправке в Китай готовится уже вторая сканирующая установка. Для них подготовлены специальные помещения – темные комнаты, практически такие же, как и в Лаборатории ядерных проблем.
Николай Анфимов, научный сотрудник научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, ответственный за лабораторию тестирования фотодетекторов: «Мы начали все методические работы, исследования. И вот уже сейчас мы перешли к массовому тестированию, то есть наши люди сейчас в Китае (несколько человек) сидят, тестируют фотоумножители уже массово».
Ифан Ван, директор Института физики высоких энергий Академии наук Китая и глава проекта JUNO: «Фотоумножители используются для детектирования взаимодействия нейтрино с различными материалами – мишенями. Мишень изготовлена из так называемого «жидкого» сцинтиллятора. В то время, как нейтрино взаимодействуют с жидким сцинтиллятором, они излучают видимый свет. Этот свет детектируется фотоумножителями, которые превращают оптический сигнал в электрический, усиливают его в миллион раз. И этот увеличенный сигнал будет передан на кабели нашей электронной аппаратуры, затем на компьютеры для дальнейшего анализа».
Николай Анфимов, научный сотрудник научно-экспериментального отдела физики элементарных частиц Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, ответственный за лабораторию тестирования фотодетекторов: «Мы хотим добиться беспрецедентного энергетического разрешения на уровне 3% на одном МэВ, и с этой целью мы разрабатываем разные методы тестирования. Наши немецкие коллеги разрабатывают так называемый интегральный метод тестирования, то есть фотоумножитель полностью засвечивается однородным светом, и измеряется его характеристика как целого. Мы же здесь делаем измерения дифференциальных характеристик, то есть мы измеряем фотоумножитель в каждой точке, его характеристики измеряем и сканируем по всей поверхности. Нам надо будет проверить 20 тысяч трубок, то есть 20 тысяч будет проверено с помощью контейнера немецкого. И при помощи сканирующей станции будет измерено примерно тысяча штук. Это один наших вкладов – такой серьезный методический вклад. Другая вещь – это мы разрабатываем систему высоковольтного питания, и это, наверное, будет самый большой материальный вклад. Мы изготовим питание для 20 тысяч фотоумножителей на сумму 2 млн. долларов. Также мы еще делаем магнитную защиту, разрабатываем. ОИЯИ очень активно участвует в эксперименте JUNO, и находимся на достаточно сильных позициях».
Радость по поводу получения премии имени Бруно Понтекорово с Ифан Ваном разделили Су-Бонг Ким, профессор Национального Университета Сеула (Южная Корея) и Коитиро Нишикава, профессор Ускорительного Центра исследований физики высоких энергий KEK (Япония).
Су-Бонг Ким, профессор, Национальный Университет Сеула: «Бруно Понтекорво ввел такое понятие, как нейтринные осцилляции, и мы изучаем эти процессы уже давно. Осцилляции нейтрино были обнаружены в эксперименте Super-Kamiokande в 1998 году. Затем были получены новые важные данные в 1998 и 2001 годах, а через 14 лет мы смогли произвести важные измерения. Все эти данные, полученные нами, очень хорошо подтверждали идею Понтекорво о нейтринных осцилляциях».
Коитиро Нишикава, профессор, Ускорительный Центр исследований физики высоких энергий KEK (Япония): «Понтекорво стоял во главе исследований нейтрино на ускорителях, т.к. его идеи, высказанные им в 1950-х годах, стали для нас программой исследований на долгие годы. Поэтому мы очень рады, что мы удостоились такой высокой Премии. Большое спасибо».
Су-Бонг Ким, профессор, Национальный Университет Сеула: Прежде всего, это большая честь для меня получить эту премию. Теперь мы хотим расширить рамки наших исследований. Существует еще много аспектов, которые надо решать, сохраняются фундаментальные вопросы, например, проблема СР-нарушения, изучение распределения масс нейтрино, которыми занимаются ученые во всем мире. Мы стараемся не отставать. Сейчас в Корее ученые очень заинтересованы в решении СР-нарушения и обсуждении этого вопроса, как и ученые в Японии».
Нейтринная физика – этому направлению в ОИЯИ уделяется большое внимание. Институт участвует в международном эксперименте NOvA в коллаборации с Фермилабом США в рамках темы «Исследование нейтринных осцилляций». Объединенный институт ядерных исследований участвует в создании глубоководного нейтринного телескопа на озере Байкал для исследования потоков нейтрино сверхвысоких энергий из космоса. А еще есть проекты, в рамках которых ученые ОИЯИ проводят нейтринные эксперименты на Калининской АЭС. И, конечно, нейтринный проект JUNO в коллаборации с Китаем готовится к выполнению своей научной задачи.
