8 октября 2019

Учёные подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

ИЯФ СО РАН Обсерватория taiga ИЯФ СО РАН

Международная научная коллаборация TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy) запускает одну из крупнейших в мире гамма-обсерваторий, позволяющую впервые исследовать гамма-излучение и космические лучи предельно сверхвысоких энергий. Об этом коллектив сообщил в статье для Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment.

Уже сейчас на территории обсерватории ученые из МГУ, НИЯУ МИФИ (Национального исследовательского ядерного университета), Иркутского университета и других ведущих университетов России и Германии готовятся к новым сериям экспериментов на двух установках обсерватории TAIGA: на массиве распределенных детекторных станций TAIGA-HiSCORE и новых телескопах TAIGA-IACT, позволяющих регистрировать «образ» черенковского излучения от каскада заряженных частиц, образованного в результате взаимодействия гамма-кванта высоких энергий с ядрами атомов атмосферы.

Так как измерения на основных детекторах обсерватории проводятся в безлунные ночи, а летом они коротки, эксперименты проводят осенью, зимой и весной.

Уникальный комплекс TAIGA в 50 км от южной оконечности озера Байкал основан на новой гибридной технологии регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ), сгенерированных гамма-квантами. Кроме черенковского излучения, он может регистрировать все основные компоненты ШАЛ, образующихся в атмосфере при взаимодействии с космическим излучением.

«Сегодня комплекс находится на стадии развертывания, количество детекторов различных установок и площадь их регистрации увеличиваются. Развиваются методики регистрации, обработки и анализа событий, а точностные характеристики приближаются к запланированным. Это неизбежный этап в жизни любого крупномасштабного экспериментального комплекса», — прокомментировал профессор Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Игорь Яшин.

Как сообщил учёный, в ближайшей перспективе – сборка третьего «черенковского» телескопа и доведение количества детектирующих станций установки TAIGA-HiSCORE до 120 штук на площади один квадратный километр. Зимой будут проведены измерения потока гамма-квантов от известных гамма-источников, таких как пульсар в созвездии Краба и др. В задачи группы НИЯУ МИФИ входит тестирование фотоумножителей и электроники к ним для установки TAIGA-HiSCORE, разработка и обеспечение работоспособности электроники камеры черенковских телескопов, дежурства в Обсерватории TAIGA и др.

Происхождение космических лучей (ускоренных частиц и ядер) – одна из важнейших загадок современной науки. Разгадав её, человечество, возможно, приблизится к созданию новых источников сверхвысоких энергий. Для примера, самый мощный ускоритель частиц на Земле, Большой адронный коллайдер, уступает по энергии ускорения частиц космическим ускорителям в миллиарды раз.

С помощью целого множества оригинальных разработок учёные надеются исследовать процессы рождения и распространения гамма-квантов высокой энергии и в перспективе – найти частицы таинственной тёмной материи, за которыми охотятся физики всего мира.

В состав научной группы обсерватории вошли сотрудники Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ», Иркутского государственного университета, МГУ им. Ломоносова, Новосибирского государственного университета, Алтайского государственного университета, и ведущих научных центров России (ОИЯИ, ИЯИ РАН) и Германии.