Леонид Ширшов
Нейтринный детектор в Садбери расположен на глубине двух километров в шахте.
Фото «CERN Courier»
Очередное заседание научно-технического совета Государственного научного центра «Институт физики высоких энергий» (г. Протвино) прошло под председательством академика Анатолия Логунова. Основной вопрос – обсуждение судьбы большой экспериментальной установки «Нейтринный детектор ИФВЭ–ОИЯИ». Собранный из 360 модулей калориметр – уникальный прибор для регистрации взаимодействия нейтрино с веществом. Достаточно сказать, что он содержит 100 тонн жидкого сцинтиллятора. С помощью ускорителя элементарных частиц У-70 формируется специальный нейтринный пучок с мягким спектром (1–5 ГэВ) для изучения упругого рассеяния нейтрино на протоне и осцилляций нейтрино.
В свое время считалось, что нейтрино невозможно зарегистрировать в принципе, поскольку эта частица способна свободно пролететь через «земной шарик», не взаимодействуя с веществом. Однако техника эксперимента совершенствовалась, и сегодня эти частицы успешно «ловят» несколько нейтринных обсерваторий, в нашей стране на Байкале (NT-200) и в Баксанском ущелье Кавказа. Вероятность взаимодействия нейтрино с веществом чрезвычайно мала, что требует создавать детекторы больших размеров.
Конкуренция в области нейтринных исследований очень высока, и требуются новые идеи, чтобы опередить соперников. К примеру, нейтринный телескоп AMANDA (The Antarctic Muon and Neutrino Detector Array), создаваемый в Антарктиде, будет иметь объем около кубического километра. Международный коллектив специалистов прокладывает шурфы глубиной 3 км в толще льда пятого континента для размещения 667 фотоумножителей, предназначенных для регистрации пролета космических нейтрино.
После того как сотрудники канадской нейтринной обсерватории SNO в Садбери (штат Онтарио), начавшей работу в 1999 году, опубликовали данные о том, что нейтрино испытывают превращения, пролетая от Солнца до Земли путь в 150 млн. километров, подтвердилось предположение известного советского физика Бруно Понтекорво из Дубны об осцилляциях этой частицы. Детектор нейтринной обсерватории Садбери – это сферическая емкость с 1000 тонн тяжелой воды, установленная на глубине два километра в подземном зале бывшей шахты по добыче никеля.
В Японии создан детектор нейтрино «Супер-Камиоканде», расположенный в шахте на глубине около километра, где содержится цилиндрическая емкость высотой 40 и диаметром 39 метров, наполненная дистиллированной водой. Сейчас там ведется строительство протонного ускорителя с энергией 50 ГэВ для создания нейтринного пучка к этому детектору. Цель – исследование осцилляции нейтрино. Вообще эксперименты с использованием ускорителей позволяют создавать пучок нейтрино с заданными параметрами, а не «ловить» солнечные или атмосферные нейтрино.
В марте этого года в Национальной лаборатории им. Энрико Ферми (США) состоялось официальное открытие эксперимента MINOS (The Main Injector Neutrino Oscillation Search). Нейтринный детектор расположен в старой шахте на глубине 700 м. Коллаборация MINOS включает около 200 ученых, инженеров, технических специалистов и студентов из 32 научных учреждений Бразилии, Франции, Греции, России, Великобритании и США.
После запуска в 2007 году Большого адронного коллайдера (LHC) в ЦЕРН (Женева) планируется создать нейтринный пучок, который будет регистрироваться в итальянской подземной нейтринной обсерватории OPERA (Oscillation Project with Emulsion Tracking Apparatus) в Гран Сассо. В подготовке эксперимента участвуют 33 научно-исследовательских института из 12 стран, включая Россию, Китай и Японию
В ГНЦ ИФВЭ планировалось после запуска ускорительно-накопительного комплекса создать нейтринный пучок, который собирались регистрировать в глубине вод Байкала. Дело в том, что чем больше база для пролета нейтринного пучка, тем надежнее можно определять осцилляции этой частицы. Но строительство нового ускорительного комплекса было заморожено, а сейчас настал черед действующих установок.
Именно поэтому на обсуждение научно-технического совета ГНЦ ИФВЭ было внесено предложение прекратить набор данных в экспериментах на «Нейтринном детекторе ИФВЭ–ОИЯИ» и подготовить предложения по использованию аппаратуры в других экспериментах. В течение трех недель следовало подготовить и согласовать с главным инженером института предложения по демонтажу сцинтилляционных счетчиков.
Однако начальник отдела нейтринной физики ИФВЭ, член-корреспондент РАН Сергей Денисов обратил внимание членов НТС на то, что в последние годы было закрыто несколько установок, но не запущено ни одной новой, на которых можно набирать статистику событий взаимодействия элементарных частиц. Установка «Нейтринный детектор ИФВЭ–ОИЯИ» вполне успешно выдавала интересные результаты с момента запуска в 1988/1989 году. За последние годы опубликовано 23 статьи по результатам физических исследований.
На установке «Нейтринный детектор ИФВЭ–ОИЯИ» работает коллектив физиков Дубны и Протвино, заинтересованный в продолжении начатого дела. Предложенная ими программа исследований не потеряла своей актуальности. Следует добавить, что в настоящее время комплекс, включающий ускоритель заряженных частиц и нейтринный детектор, – единственный не только в нашей стране, но и в Европе. Свертывание нейтринного детектора закроет важное направление фундаментальных исследований в нашей стране. Нейтринные эксперименты очень сложные и занимают много сил, поэтому на быстрый результат надеяться не приходится. Но никаких капитальных затрат на модернизацию оборудования нейтринного детектора не требуется. Не требуется больших затрат и на эксплуатацию.
Два часа продолжалась активная дискуссия, в итоге которой принято решение продолжить анализ экспериментов, проведенных на установке «Нейтринный детектор ИФВЭ–ОИЯИ», а окончательную судьбу детектора определить на декабрьском заседании НТС.
