Журнал «Вокруг Света» №10 за 2005 год

Естественным кандидатом на роль среды-детектора стала вода, начиная со специально очищенной – в искусственных бассейнах и баках и заканчивая Мировым океаном. Идея подводной регистрации нейтрино по черенковскому излучению в естественных водоемах быстро завоевала сторонников и в СССР, и в США. В период «оттепели» 70-х годов интенсивно начались совместные работы. Американцы решили использовать глубокие воды Тихого океана вблизи острова Гавайи, а отечественные ученые – уникальную пресноводную жемчужину – глубокие воды озера Байкал. К сожалению, наметившееся тесное сотрудничество советских и американских физиков по нейтринным телескопам на основе эффекта Вавилова – Черенкова прервалось после ввода советских войск в Афганистан.

Почему же детекторы нужно было разместить достаточно глубоко – не менее чем на 1 км? Во-первых, следовало уменьшить помехи от космических лучей, во-вторых, защититься от солнечного света, в-третьих, уйти из зоны активной подводной жизни (например, от люминесцирующих организмов), которая также способна создавать помехи для измерений. Большие опасения в тот начальный период вызывал вопрос: достаточна ли прозрачность воды для наблюдений черенковского излучения на больших расстояниях? Оказалось, что прозрачность океанских глубин в 4 раза больше, чем ожидалось. Также благополучно разрешилась проблема прозрачности и для Байкала. Любопытно, что тогда, в середине 70-х годов, никто не стал рассматривать возможность использования ледяного детектора, так как все были уверены, что его прозрачность будет недостаточной.

Морские проекты

Практические работы по проекту нейтринного телескопа первыми начали американцы в 1976 году, окрестившие его звучным именем DUMAND (Deep Underwater Muon And Neutrino Detector). Океанская площадка для проекта была подобрана в 30 километрах от гавайского берега на глубине 4 800 м вблизи мыса Кихоул Пойнт. С конца 70-х годов на площадке начались обширные океанографические исследования. Ведь подводные течения или частые штормы могли существенно осложнить эксперимент.

По окончательным планам проекта DUMAND, от дна к поверхности океана планировалось поднять девять «гирлянд», или «струн», а на них, словно елочные шары, разместить «оптические модули» – фотоумножители с необходимой обслуживающей электроникой. Энергия должна была подаваться с берега по металлическим кабелям, а обмен информацией идти по кабелям оптоволоконной связи. Струны образовывали восьмиугольную конструкцию (одна из струн в центре) с площадью сечения около 20 000 м2 . Все дальнейшие большие нейтринные телескопы так или иначе придерживались этой общей конструкции.

К сожалению, до конца проект DUMAND не довели. Были проведены только настроечные опыты с короткими струнами-прототипами. Заготовленные оптические модули передали новой программе по нейтринной астрономии в Средиземном море вблизи берегов Греции – проекту NESTOR (Neutrino Extended Submarine Telescope with Oceanographic Research), который стал прямым наследником и продолжателем проекта DUMAND.

Исследования нейтрино с помощью другого наследника DUMAND – проекта ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch), базируются во Франции. Площадку для этого проекта подобрали недалеко от Тулона, там, где глубина Средиземного моря составляет около 2 400 м. Сейчас проводится обширный цикл измерений прозрачности воды, оптического фона, биологического обрастания оптических поверхностей, силы течений и других океанографических характеристик. Сама конструкция нейтринного телескопа примерно та же, что и в проекте DUMAND: десять вертикальных струн с тысячью оптических модулей каждая, которые располагаются на площади в 0,1 км2 . Ближайшие ко дну модули помещаются на высоте около 100 м, а вся «активная» зона телескопа занимает 300 м по высоте. Следовательно, объем, в котором находятся оптические приемники, составит около 30 млн. м3 . Как и в DUMAND, питание и связь осуществляются с берега. «Боевое» применение ANTARES и сбор реальных экспериментальных данных начались с 2004 года.