|
| |||
электронное
издание
Его величество сцинтилляторВалентина Гаташ, Харьков Участниками одного из самых крупномасштабных международных экспериментов в области физики стали ученые Объединенного Института Ядерных Исследований (Дубна, Россия) и Института сцинтилляционных материалов НАНУ (Харьков, Украина). Это проект OPERA, в соответствии с которым нейтрино, полученные с помощью протонного ускорителя Европейского Центра Ядерных Исследований (ЦЕРН) в Женеве, будут регистрироваться экспериментальной установкой в Лаборатории Гран Сассо в Италии. В Страсбурге проведены успешные испытания детектора, в основе которого - сцинтилляторы, разработанные и произведенные специалистами Харькова. Это яркий пример сотрудничества российских и украинских ученых в сфере разработки новых высоких технологий и материалов для новых экспериментов в области физики. В международном проекте участвуют и другие российские институты, каждый из которых трудится над своей частью общей разработки. Буратино микромира Само слово нейтрино, что в переводе с итальянского значит "нейтрончик", звучит уменьшительно-ласкаво и вызывает несерьезные ассоциации с "Буратино". И все-таки что-то общее у них есть. Деревянный мальчишка был таким легким, что не смог утонуть в болоте, а масса нейтрино гораздо меньше, чем у других частиц. Нейтрино столь слабо взаимодействуют с веществом, что свободно пролетают сквозь Земной шар, Буратино, как известно, с ловкостью проходил все преграды. И, наконец, если сказочный герой сначала появляется в виде полена, а потом становится человечком, то и нейтрино способно претерпевать удивительные метаморфозы. Например, мюонное нейтрино может в полете, само по себе, без всякого внешнего воздействия превратиться в другую частицу - тау-нейтрино. Не удивительно, что фундаментальная частица с ласковым названием, предсказанная в 1931 году В. Паули, относится к самым малоизученным объектам микромира. Нобелевский лауреат Виталий Гинзбург, составляя в разные годы свои знаменитые списки научных проблем, представляющихся ему на тот момент особенно важными и интересными, недаром каждый раз вносил в них тему "Нейтринная физика и астрономия. Нейтринные осцилляции". У физиков долго не было ответа даже на вопрос есть ли у нейтрино масса - традиционными способами ее измерить не удавалось. Сейчас почти нет сомнений, что масса нейтрино все-таки отлична от нуля, поскольку превращение одних типов нейтрино в другие, то есть осцилляции, возможны только в том случае, если массы осциллирующих нейтрино не равны друг другу, а значит - хотя бы у одного из них, не равны нулю. Явление осцилляции лежит и в основе одной из загадок Солнца. Измеряемый поток солнечных нейтрино был гораздо меньше, чем диктовала теория. Только предположив, а потом и подтвердив с помощью эксперимента, что за восемь минут полета от нашего светила до Земли какая-то часть этих нейтрино успевает претерпеть метаморфозы, физики смогли свести концы с концами. Ученые надеются, что исследование таинственных превращений поможет раскрыть многие свойства этой фундаментальной частички, которая имеет непосредственное отношение и к другим космическим процессам - развитию нашей вселенной, существованию "темного вещества". Есть предположение, что сам механизм образования массы у нейтрино не такой, как у других частиц. Может быть, нейтрино - это окно в новую физику? Попытки поймать и исследовать загадочного "Буратино микромира" предпринимались и предпринимаются сейчас в различных международных экспериментах. Среди них - европейский проект OPERA. Кстати, хотя эта аббревиатура расшифровывается как Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus, торговым знаком проекта является именно изображение оперного зала. Спектакль на глубине полтора километра - Александр Григорьевич, как именно будет проводиться эксперимент? - спрашиваю у директора Лаборатории ядерных проблем ОИЯИ, доктора физико-математических наук А. Г. Ольшевского. - В ЦЕРНе с помощью пучка протонов в протонном ускорителе будет сформирован направленный пучок нейтрино. Практически со скоростью света он мгновенно пролетит под землей 730 километров до Лаборатории Гран Сассо, пройдет сквозь детекторы и полетит дальше. Основная задача ученых - зарегистрировать детекторами момент рождения тау-лептона. Эта частица может образоваться только от тау-нейтрино, которых - в том-то и фокус - изначально в пучке из ЦЕРНа не содержалось. Сам факт появления тау-нейтрино уже будет означать, что за доли секунды пути произошла осцилляции частицы. Чтобы исключить влияние космических лучей и соблюсти чистоту эксперимента, Лабораторию расположили на полуторакилометровой глубине - под горой, в боковых залах автомобильного туннеля на дороге Рим-Терамо. - Что представляют собой сами детекторы? - Стенки детектора складываются из "кирпичей", которые состоят из многих слоев фотоэмульсий и свинца. Между "кирпичами" закладывается так называемая система целеуказания из разных детекторов-сцинтилляторов для измерения параметров образующихся продуктов реакции. Напомню, что сцинтилляторы - это среды, в которых под действием излучения возникают световые вспышки, так называемые сцинтилляции. Автоматика регистрирует факт такой вспышки, оценивает, в каком именно из "кирпичей" произошло взаимодействие и его из стенки вынимают. Затем проявляют все слои фотоэмульсии, просматривают их, измеряют параметры оставленных на них следов реакции и только после этого делают окончательный вывод о наблюдавшемся событии. Всего в эксперименте задействовано 62 стенки из 206336 кирпичей, в каждом из которых - 57 слоев фотоэмульсии. Просмотр одного "кирпича" на самых современных компьютерах и специализированном оборудовании будет занимать десятки часов. А вообще экспериментальная установка - это огромное и сложное сооружение размерами примерно 10x10x100 метров, вмещающее несколько систем регистрации для обнаружения тау-лептона. Для ловли нейтрино нужна большая и густая сеть. - Что конкретно в этом эксперименте делают украинские и российские ученые? - Совместно с харьковскими коллегами мы делаем расчеты и моделирование установки, изготавливаем регистрирующие элементы системы целеуказания, собираем модули системы, проверяем и устанавливаем их в Гран Сассо. Для эксперимента потребовалась новая технология изготовления пластмассовых сцинтилляторов, которая была разработана на Украине в кратчайшие сроки. Общеевропейский конкурс показал несомненное преимущество харьковчан, в результате чего Институт сцинтилляционных материалов НАНУ и получил этот серьёзный европейский заказ. Эти детекторы - только часть глобального проекта OPERA, который является коллективным творчеством ученых многих стран Европы. Предполагается, что сам эксперимент начнется в 2007 году. Список всех участвующих стран, институтов и людей можно найти в Интернете по адресу http://operaweb.web.cern.ch/operaweb/collaboration/members.shtml . ...OPERA - это не первый, но и далеко не последний проект для охоты за нейтрино. Впереди у физиков - поиск нейтрино от сверхновых звезд, изучение атмосферных нейтринных аномалий, исследование антинейтрино... Есть еще одна задача - обнаружить космическое нейтринное реликтовое излучение, которое несет информацию о вселенной спустя всего 1 секунду после начала ее расширения. Для этого нужны новые и новые эксперименты. Его сиятельство сцинтиллятор Любопытно, что сцинтиляторы были открыты случайно, но, как это нередко бывает в науке, она повлекла за собой становление целого научного направления, которое потребовало создания сцинтилляторов разных типов и видов. - Только для проекта OPERA мы должны поставить 33 тысячи семиметровых полос-стрипов весом около 70 тонн, - сказал директор Института сцинтилляционных материалов НАН Украины, член-корреспондент НАНУ Борис Гринев. - Чтобы выполнить этот заказ, институт разработал новую технологию и изготовил самую крупную в мире печь для подготовки сырья. Сейчас в мире наблюдается тенденция к созданию все более универсальных и сложных научных экспериментальных установок с участием сцинтилляторов. В зависимости от потребности конкретного заказа мы работаем над созданием сцинтилляторов разного назначения, физических параметров, размеров и конфигурации. Например, гибких, поликристаллических большой площади, комбинированных на основе "пленка-кристалл", с регулируемым распределением выхода света, прозрачных, радиационностойких и так далее. В Харькове создано сейчас самое большое в Европе производство таких изделий, которые на мировом рынке Hi-Tech известны под названием "Украинский Пластмассовый Сцинтиллятор (UPS). На снимках: 
1. Схема эксперимента OPERA
2. Туннель под горой. 
3. Так выглядит детектор. 
4. А.Г. Ольшевский и Б.В.Гринев на сборке системы. |
Тим Рэдфорд: Манифест простого писаки Прежде чем начать работать над статьей, подумайте о том единственном и самом важном в вашей жизни человеке, которого вы даже никогда не встретите. О вашем Читателе. Продолжение... Е.Клещенко: Научно-популярная статья: компромисс между точностью и ясностью - Папа, я хочу на завтрак кукурузных хлопьев. Неужели и сегодня овсянка? - Да. Мама выдвинула предположение, что ввиду похолодания будет полезно повысить температуру твоего тела путем поедания тобою овсянки. Продолжение... Статьи лауреатов прошлого года Первая премия - Маркина Н.В. Вторая премия - Сурдин В.Г. Третья премия - Ваганов А.Г. Специальные призы: Баклицкая О.Б. Клещенко Е.В. Ефремов Ю.Н. Гаташ В.Н. Батенева Т.А. Конкурс DTI Первая премия - Максименко О.О. Вторая премия - Барне А.Ж. Третья премия - Сигунова И.Ю. |
|
Ждем сообщений по адресу:
konkursr@informnauka.ru
Адрес редакции: 105005, Москва, Лефортовский пер., д.8.
факс: (095) 267-54-18,
тел.: (095) 267-54-18
Copyright (c) 2004 АНО "Наука-Пресс"