Страница 18 из 22
AMANDA и ANTARES помогут расшифровать тайны гамма-всплесков, которые идентифицируются как возможные источники самых высокоэнергетических космических лучей и займут важное место в многосторонней атаке на природу частиц темной материи, а также откроют возможность для изучения нейтринных осцилляций. Они помогут узнать, существуют ли во Вселенной скрытые ускорители, из которых вылетают только нейтрино.
Детектор Homestake представляет собой большой контейнер объемом 380 000 л, заполненный 610 т жидкого перхлорэтилена. Этот контейнер помещен на глубину 1 480 м и дополнительно защищен толстым слоем воды. Такая защита позволяет исключить нежелательные побочные ядерные реакции. К сожалению, такой детектор не мог обнаруживать низкоэнергетичные нейтрино, так как они не способны превратить изотоп хлора в аргон и, следовательно, они не будут зарегистрированы данным телескопом. Под действием нейтрино с энергиями, большими, чем 0,86 МэВ, ядро хлора превращается в ядро радиоактивного аргона, возникавший аргон извлекался с помощью продувания через бак с 20 000 л газообразного гелия. Затем аргон вымораживался охлаждением до температуры 77 К и адсорбировался активированным углем. После этого атомы аргона регистрировались по их радиоактивному распаду с помощью пропорциональных счетчиков.
SuperKamiokande, являющийся модернизацией Kamiokande-II, размещен в горах Японии на глубине 1 км под землей.
Его детектор – огромный резервуар (40х40 м) из нержавеющей стали, заполненный 50 000 т необычайно чистой воды, которая служит мишенью для нейтрино. На поверхности резервуара размещены 11 146 фотоумножителей (ФЭУ), регистрирующие появляющиеся импульсы голубого цвета, известные как Черенковское излучение, которые сообщают о столкновении нейтрино с молекулой воды (использует ту же методику обнаружения нейтрино, что и Kamiokande-II).
Внутренний детектор, используемый для физических исследований, окружен слоем обычной воды, который называется внешним детектором и также контролируется фотоумножителями, чтобы не допустить в основной детектор каких-либо нейтрино, произведенных в окружающей детектор породе.
В дополнение к световым коллекторам и воде огромное количество электроники, компьютеров, калибровочных устройств и оборудования для очистки воды установлено в детекторе или вблизи него.
Садбурская нейтринная обсерватория – это совместный эксперимент группы ученых из Канады, США и Англии. Вся лаборатория и детектор расположены под землей на глубине 2 км в шахте около Садбури, Канада.
Строительство лаборатории начали в 1990 году и завершили в 1998-м.
В мае 1999-го была выполнена калибровка оборудования SNO, которая помогла оценить оптические параметры, пространственную, угловую и энергетическую чувствительность детектора, чувствительность к сигналам от нейтрино и процессам, которые производят фон и систематические эффекты, способные повлиять на интерпретацию результатов, и только после этого начались наблюдения.
SNO-детектор представляет собой гигантский резервуар диаметром 22 и высотой 34 метра, с очень чистой обычной водой, в которую помещен бак из акрилового пластика, имеющий диаметр 12 метров, с 1000 тонн тяжелой воды, служащей мишенью для нейтрино.
Акриловый резервуар окружает геодезическая сфера 17-метрового диаметра, содержащая 9 456 фотоумножителей для обнаружения небольших вспышек света, излучаемых в момент попадания нейтрино на мишень.
Лаборатория включает электронику и компьютерные ресурсы, систему управления и системы очистки как для тяжелой, так и обычной воды.
Работа над проектом была начата в 1991 году с изучения оптических свойств льда на глубинах от 800 до 1000 м (AMANDA A). Но на этих глубинах из-за рассеяния света пузырьками воздуха, заключенными во льду, наблюдения оказались практически невозможны. С начала 1996 года, после пересмотра проекта, модули стали размещать на глубинах от 1 500 до 2 000 м (AMANDA B), где оптические свойства льда оказались очень высокими.
Для создания детекторной матрицы из фотоумножителей во льду были просверлены отверстия диаметром 50 см, причем использовавшиеся сверла с горячей водой создали отверстия глубиной 2 км, не замерзавшие в течение двух дней. Этого времени хватило, чтобы погрузить в них струны с прикрепленными оптическими модулями.
Каждый модуль работает независимо и содержит 30-сантиметровый фотоумножитель, который помещен внутрь прозрачной стеклянной сферы для защиты от высокого давления на большой глубине, и электрический кабель, выходящий на поверхность. Вся управляющая и регистрирующая аппаратура устанавливается на поверхности. Такая система обеспечивает высокую надежность и делает возможной постепенную модернизацию детектора.
Иногда, пронизывая Землю, высокоэнергетичные нейтрино сталкиваются частицами, находящимися или под шапкой льда, или во льду. Появляющийся в результате этого мюон порождает ядерно-электромагнитные ливни, испускающие Черенковское излучение, которое может быть обнаружено фотоумножителями. Учитывая разницу во времени и энергии на разных фотоумножителях, можно определить направление мюонов и их энергию.
Совместный проект исследователей из университетов Бирмингема, Оксфорда и Шелфилда, а также ученых и инженеров из Франции, Нидерландов, России, Испании и Великобритании должен превратить кубический километр Средиземного моря в нейтринный телескоп. Пронизывая Землю, нейтрино иногда случайно будут взаимодействовать с частицами суши прямо под детектором или же с частицами морской воды, окружающей его.
Взаимодействие будет порождать высокоэнергетичный мюон, который будет испускать Черенковское излучение. Струны детекторной матрицы устанавливаются с корабля – тяжелый якорь опустит один конец струны на морское дно, а буй на другом конце сохранит ее вертикальное положение. Сигналы от детекторов будут передаваться на берег через подводный кабель. Для соединения струн с кабелем используется «Nautile» – глубоководная субмарина с мини-ЭВМ, которая применялась для изучения повреждений знаменитого «Титаника». Установка основной части матрицы закончится в 2002 году.
Людмила Князева
Зоосфера: Царицы ночи
Бесшумный полет, мгновенная реакция, острый слух этих ночных хищников не оставляют жертве ни малейшего шанса. Достаточно всего лишь шороха, чтобы сова с точностью до миллиметра определила ее местонахождение и, спикировав, вонзила когти-кинжалы.
Самые древние ископаемые останки сов (Strigiformes) были найдены в Северной Америке в слое третичного периода, что свидетельствует о том, что как самостоятельный вид совы появились на Земле около 60—70 миллионов лет назад, причем некоторые из ныне существующих видов с тех пор практически не изменились.
Сов, кроме Антарктиды и некоторых островов Океании, можно встретить практически везде – в пустыне, в тундре, в тропических джунглях и в лесах всех видов. Отряд совиных делится на два семейства: 11 их видов объединены в семейство сипух, а остальные 123 классифицируются как настоящие совы. В основном совы живут оседло, и лишь некоторые виды совершают перелеты и дальние кочевки. С наступлением весны начинается брачная пора. Призывно кричат молодые самцы, приглашая на свидание самок. Особенно стараются понравиться своим избранницам филины. Они плотно прижимают к телу перья, становясь стройнее и выше, и начинают исполнять перед самками замысловатый брачный танец.
В кладке, как правило, 4—6 шаровидных белых яиц. Насиживать яйца самка начинает с момента появления первого из них и неотлучно сидит на яйцах в течение 25—35 суток, и все это время самец заботится о ее пропитании. Разница в возрасте птенцов составляет от 3 до 7 дней, что позволяет родителям выкармливать совят в несколько этапов.