Оборудование предназначено для эксперимента TAIGA. Сцинтилляционные детекторы позволяют ученым улавливать и изучать широкие атмосферные ливни. При изготовлении оборудования использованы комплектующие только отечественного производства.
Научные сотрудники лаборатории новых методов регистрации ионизирующих излучений Междисциплинарного центра физики элементарных частиц и астрофизики Физического факультета НГУ сконструировали сцинтилляционные детекторы для эксперимента «TAIGA». В прошлом месяце 8 новых устройств были отправлены получателю, остальные 16 отправят в ближайшее время. Всего же им предстоит собрать 200 детекторов. Собирают их прямо в лаборатории.
— Это уже вторая партия детекторов, которые мы разработали и собрали вместе с сотрудниками Института ядерной физики имени Г.И. Будкера СО РАН. Наше участие в эксперименте «Тайга» началось в 2015 году, когда к нам обратился директор Института прикладной физики ИГУ Николай Буднев. Ему была необходима установка со сцинтилляционными детекторами для регистрации широких атмосферных ливней. Эти детекторы должны быть достаточно большими по площади, иметь невысокую стоимость и работать в температурном диапазоне от -40 до +40. Вскоре мы приступили к выполнению этой задачи. Два года ушло на создание конструкции, на третий год мы приступили к производству опытной партии из 48 детекторов. Это была наша коллективная работа с коллегами из ИЯФ. Частично она проходила в рамках госзадания, а также программы «ТОП-100» и нескольких грантов. ИЯФ предоставлял нам свои производственные возможности, помощь в разработке конструкции, навыки работы с материалами. Мы же со своей стороны закупали фотоэлектронные умножители, материал для изготовления сцинтилляторов нам предоставлял Иркутский госуниверситет. Также в НГУ был создан участок по сборке и проверке детекторов. Детекторы новой партии были модернизированы с учетом результатов опытной эксплуатации. Был расширен диапазон линейности отклика детекторов за счет использования новых делителей и установки дополнительного усилителя, — рассказал заведующий лабораторией Евгений Анатольевич Кравченко.
В новых сцинтилляторах детекторах используются комплектующие исключительно отечественного производства. Они отличаются от аналогичных устройств герметичностью корпуса, что очень важно, поскольку эти детекторы предстоит закопать в землю. Для негерметичных приходится обустраивать подземные помещения, наподобие погреба и бокс с крышей. Детекторы, разработанные в НГУ, достаточно просто закопать в землю на глубину полтора метра. Внутри корпуса расположены сцинтилляционные пластины на основе полистирола. Заряженная частица, попадая на них, производит вспышку, далее свет попадает на переизлучатель-световод, и выводится на фотоэлектронный умножитель (ФЭУ), откуда и считывается специализированной электроникой. В конструкции детекторы ФЭУ — самые главные и самые дорогостоящие приборы, с помощью которых происходит регистрация очень слабых и коротких вспышек света.
— Данные детекторы с площадью поверхности в один квадратный метр и фотоэлектронным умножителем — это наше изобретение, в разработке которого мы использовали опыт ученых ИЯФ. Все комплектующие — отечественного производства. Подготавливают их к сборке — полируют, гнут и разрезают, — в экспериментальном производстве ИЯФ, корпус делают в Академпарке. А сборка происходит непосредственно в нашей лаборатории. Одним только производством детекторов наше участие в проекте «Тайга» не ограничилось. Мы подключились к программе исследований широких атмосферных ливней, наши сотрудники задействованы в дежурстве на станции и проведении научных наблюдений, — объяснил заведующий лабораторией.
Евгений Кравченко рассказал, что на начальном этапе участники Тункинского эксперимента изучали космические лучи независимо от того, откуда они прилетели на Землю. Это заряженные частицы — протоны большой энергии, происхождение которых определить невозможно, поскольку траектория их полета искривляется вследствие воздействия на них со стороны магнитных полей, существующих в галактиках, нашей Солнечной системе. В то же время гамма-кванты, не имеющие заряда, от своей траектории не отклоняются, и ученые могут понять, откуда они прилетели.
Эксперимент «TAIGA» — передовой комплекс для изучения космических лучей и гамма-астрономии. Направлен на измерение параметров широких атмосферных ливней. Комплекс расположен вблизи южной оконечности озера Байкал (Республика Бурятия) в астрофизическом центре коллективного пользования Иркутского государственного университета в Тункинской долине. Состоит из нескольких установок, измеряющих различные компоненты широких атмосферных ливней. В результате измерений с помощью этих детекторов и комбинации различных систем регистрации ученые имеют возможность восстановить направление прихода, энергию и тип космических лучей. Тункинский эксперимент проводит измерения в том же диапазоне энергий, что и эксперимент KASCADE-Grande в Технологическом институте Карлсруэ (Германия) и детектор космических лучей IceTop на Южном полюсе. TAIGA — это первая в мире черенковская установка площадью один квадратный километр, которая способна регистрировать гамма-кванты с огромной энергией. При этом лаборатория гибридная, она включает как местные детали, разработанные физиками из МГУ, ИГУ и НГУ, так и зарубежные разработки. Сочетание разного вида оборудования, в свою очередь, позволяет изучить механизмы генерации частиц с высокими энергиями в разных источниках.
редакция по материалам Новосибирского государственного университета
© фото предоставлено институтом. Заведующий лабораторией Евгений Анатольевич Кравченко
