Divovski detektor spušten na dno Bajkala: Što Rusi traže na tako velikim dubinama?

Kirill Šipicin/Sputnik
Svake su zime fizičari potapali staklene kugle u Bajkalsko jezero kako bi mogli napraviti neutrinski teleskop i saznati što se događalo u svemiru prije mnogo milijuna, pa čak i milijardi godina. Sada je ta gigantska konstrukcija proradila, a njezine su mogućnosti fenomenalne.

Po ožujskom ledu Bajkalskog jezera polako se kreće traktor i vuče za sobom ogromnu frezu, visoku gotovo dva metra. Ona "grize" led debeo jedan metar, do same vode. Tu je i ekipa od desetak ljudi u narančastim radničkim odijelima. Oni odmotavaju kabal nepregledne dužine na koji su nanizani senzori u obliku staklenih kugli. Sve se to spušta u vodu, na dubinu od 750-1300 metara!

Ta dubokovodna "girlanda" pravila se od 2015. godine. Svake zime i u rano proljeće znanstvenici i inženjeri dolazili su ovamo postavljati klastere najdubljeg neutrinskog teleskopa na svijetu, pod nazivom Baikal-GVD. Sredinom ožujka 2021. godine teleskop je službeno pušten u rad te su se počeli vršiti eksperimenti čiji bi rezultat mogao preokrenuti sve naše predodžbe o svemiru.

Zašto je to potrebno?

Priprema za spuštanje podvodnog teleskopa Baikal-GVD na jezeru Bajkal.

Neutrino je superlaka čestica. Te čestice prožimaju svemir i sve što u njemu postoji. Dok ste čitali prethodnu rečenicu, kroz vas su već proletjeli kvadrilijuni (broj s petnaest nula) neutrina koji su prije osam minuta rođeni u centru Sunca. Ali vi to, naravno, niste osjetili. To je druga važna karakteristika ovih čestica.

Neutrino ima krajnje slabu interakciju s materijom. Na primjer, najviše se jedan od 10¹⁶ sunčevih neutrina u ljudskom tijelu sudari s jednim atomom. Elementarne čestice su poluprozirne jedne u odnosu na druge, tj. mogu prolijetati jedna kroz drugu bez sudaranja (bez interakcije). Znanstvenicima je trebalo 26 godina da zabilježe taj sudar i potvrde postojanje neutrina i u praksi. To je postignuto 1956. godine. Istina, od tada proučavanje neutrina nije daleko odmaklo.

Poznato je samo da je neutrino nevjerojatno lak (čak je i najteži milijunima puta manji od elektrona) i da može biti različitog porijekla. Neutrina se neprekidno "rađaju" na Suncu, u dubini Zemlje, u atmosferi, u nuklearnim reaktorima, u jezgrima galaktika koje nastaju ili nestaju, u zvijezdama i drugim astrofizičkim izvorima.

Cilj postavljanja bajkalskog teleskopa je registriranje i proučavanje tokova neutrina supervisokih energija, tj. onih koji su doletjeli iz dubokog svemira, i filtriranje svih ostalih njegovih vrsta. U pitanju su prilično rijetki "gosti iz svemira", koji nam mogu ispričati što se sve događalo s našim svemirom, kako je on evoluirao, kako su se formirale galaktike, tamna tvar i crne rupe. Na primjer, znanstvenici su upravo na temelju neutrina saznali za eksploziju supernove 1987A u Magellanovom oblaku, još prije nego što su astronomi ugledali optički bljesak. 

Neutrinski teleskop Baikal-GVD spušta se u Irkutskoj oblasti, Rusija.

Nijedna druga čestica nema takve mogućnosti. Na putu prema Zemlji magnetna polja odbijaju sve naelektrizirane čestice (protone i elektrone), tako da je nemoguće odrediti njihov izvor, a čestice svjetlosti (fotoni) iz zgusnutih i vrelih oblasti svemira mogu ne izaći iz njih ili prilikom izlaska pretrpjeti velike promjene. Neutrino nije naelektriziran, tako da ne reagira na magnetna polja i donosi informaciju "s lica mjesta", a međuzvjezdana prašina ga ne apsorbira. Zbog toga je praćenje neutrina nešto poput novog kanala za promatranje svemira, i to izuzetno precizno promatranje. Nazivaju ih i "vratima u novu fiziku". Nijedna druga metoda promatranja, bilo sa Zemlje ili iz svemira, ne može "zaviriti" toliko duboko u svemir.

Zašto baš Bajkal?

Znanstvenici su još u prošlom stoljeću shvatili kako da "uhvate" neutrino i kako da prepoznaju pravac iz koga je doletio. To se postiže pomoću osjetljivih fotodetektora plavičastog zračenja (za to je 1958. godine dodijeljena Nobelova nagrada). Fotodetektori bilježe slabi bljesak u onim rijetkim slučajevima kada neutrino ipak dođe u interakciju s materijom.

Neutrinski teleskop Baikal-GVD spušta se u Irkutskoj oblasti, Rusija.

Međutim, za registriranje su potrebne stotine fotodetektora, a također veliki obim maksimalno prozračne materije s kojom bi neutrina dolazila u interakciju. Kako napraviti takav detektor? I gdje postaviti takvu ogromnu zapreminu? Sovjetski akademik Mojsej Markov došao je 1980. godine na genijalnu ideju da se mnoštvo fotodetektora potopi u prirodne rezervoare vode i da se čeka kada će se neutrina sama "upecati".

Najveća i najčuvenija instalacija tog tipa je teleskop IceCube. To je doslovno "ledena kocka" zapremine jednog kubnog kilometra s fotodetektorima fiksiranim u arktičkom ledu.

Prvi neutrino teleskop na Bajkalu pojavio se 1993. godine i zvao se HT-36. Tada je prvi put registriran neutrino koji je došao odozdo, iz dubine Zemlje. Ali taj teleskop je već zastario i istrošen, a i suviše je malih razmjera da bi osigurao daljnji napredak u proučavanjima.

Umjesto njega je napravljen suvremeni Baikal-GVD, na kojem je radila međunarodna grupa fizičara pod rukovodstvom Instituta za nuklearna istraživanja Ruske akademije znanosti u Moskvi i Ujedinjenog instituta za nuklearna istraživanja u Dubni. On se sastoji od 288 optičkih modula na osam vertikalnih girlandi. Prema tome, ovaj neutrinski teleskop je objekt koji praktički ima najveću visinu u Rusiji. Samo što je čitav u vodi i udaljen 3,5 kilometara od obale.

Još više zanimljivih priča i videa na Facebook stranici Russia Beyond:
Više

Ova stranica koristi kolačići. Ovdje za više informacija

Prihvatite kolačiće