Баксанская нейтринная обсерватория (БНО) ИЯИ РАН

расположена в Баксанском ущелье Северного Кавказа
(Кабардино-Балкарская республика)

Поселок расположен в живописнейшей долине реки Баксан, на высоте почти 1800 м над уровнем моря. Со всех сторон – высоченные горы со снеговыми шапками. Правда, кавказская природа встретила нас не слишком приветливо – температура практически не поднималась выше 15°(что нас несколько огорошило – на юг же приехали), холоднющий северный ветер и тучи, практически цепляющиеся за голову.

Главное здание Баксанской нейтринной обсерватории представляет собой четырехэтажное панельное строение, построенное лет 20 назад, и с тех же пор, по-видимому, серьезно не ремонтировавшееся – сказываются традиционные для современной российской науки проблемы с финансированием. Тем не менее, среди сотрудников много молодежи, и исследования ведутся очень активно, главным образом, как мы поняли, за счет различных грантов и международных проектов.

Под землей установлены два нейтринных телескопа – галлий-германиевый и сцинтилляционный, для каждого из которых также сделаны отдельные выработки (для сцинтилляционного, например – кубическая камера высотой с пятиэтажный дом). И все это – в прочнейших гранитах и гнейсах. СССР остался единственной в мире страной, которая могла себе позволить такие расходы на производство фундаментальных исследований.

Правда, не совсем понятно, стоило ли оно того – в других странах для проведения подобных наблюдений используют уже готовые выработки – отработанные шахтные поля (Канада) или тоннели в горах (Италия). Кроме собственно нейтринных телескопов, под землей располагаются также низкофоновые лаборатории, в которых проводят физические эксперименты, требующие минимального уровня внешней радиации. В дополнение к 2 км гранита, экранирующего космические лучи, эти лаборатории дополнительно защищены своеобразным «сэндвичем» из 30 см свинца, 2 мм кадмия и 0.5 м полиэтилена.

В составе БНО

Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (БПСТ) объемом 3000 куб. м на глубине более 300 м от поверхности. Нагорная установка АНДЫРЧИ для регистрации широких атмосферных ливней, расположенная над БПСТ на площади 5*10 4 кв. м. Комплекс наземных установок КОВЕР, включающий в себя Большой мюонный детектор, сцинтилляционный телескоп, нейтронный монитор и предназначенный для исследования жесткой компоненты космических лучей и ШАЛ. Подземная лаборатория Галлий-германиевого нейтринного телескопа (ГГНТ) для детектирования солнечных нейтрино с мишенью из 60 тонн металлического галлия, расположенного на расстоянии 3,5 км от входа в тоннель. Низкофоновые лаборатории на глубине 100, 600 и 4800 мвэ (3670 м вглубь горы).

Направления научных исследований

химические реакторы галий-германиевого нейтринного телескопа БНО

  • Исследование внутреннего строения и эволюции Солнца, звезд, ядра Галактики и других объектов Вселенной путем регистрации их нейтринного излучения.

    Поиск новых частиц и сверхредких процессов, предсказываемых современными теориями элементарных частиц, на недоступном другим методам уровне чувствительности.

  • Исследование космических лучей высоких энергий, гамма-астрономия.

    Нейтринная обсерватория (Баксанская Нейтринная Обсерватория)

    БНО - подземная физическая обсерватория по изучению нейтрино, расположенная в двух туннелях длиной 3670 м под горой Андырчи на Кавказе. Принадлежит Институту ядерных исследований РАН. Строилась сначала московскими метростроевцами, а потом рабочими из Баку и Донецка, введёна в строй в 1978 году.

    Внутрь ведет горизонтальная штольня, по ней бегают поезда из маленьких вагончиков, как в шахтах. Ехать примерно 2,5 км . Помещение находится на расстоянии 2 км от поверхности земли.

    Там помещен галлиевый прибор. Состоит из 10 бочек, в которых содержится 50 т галлия. Бочки желтого цвета, над ними моторы для мешалок. В процессе извлечения «того что надо» они перемешивают жидкий галлий в бочках.

    Установка работает периодически. Под действием нейтрино галлий превращается в германий. За месяц происходит примерно 20 таких событий, то есть образуется 20 атомов германия. Этот изотоп германия распадается с периодом полураспада около 10 дней. Поэтому экспозиция выбрана примерно в 1 месяц. Через месяц весь галлий в бочках обрабатывают химически, чтобы выделить образовавшиеся атомы германия. Для этого служит химическая установка справа от бочек. Сложная установка, из стекла.

    Полученный 1 миллилитр вещества с выделенными 10 атомами германия из 20 образовавшихся переносят в другое помещение, помещают внутрь вот такого саркофага из мало шумящих металлических оболочек, да еще внутрь вот такого махонького счетчика, смотри пятый рисунок, и считают импульсы, которые в этом счётчике образуются. Всего получают примерно 100 таких импульсов. Из них выбирают нужные 10. По форме импульса, то есть по внешнему виду.
    После чего процесс повторяют. И так месяц за месяцем.
    В этой установке регистрируют нейтрино, образующиеся в центре Солнца в реакциях р+р, то есть в основной реакции, идущей в Солнце. Так как скорость нейтрино близка к скорости света, то через 8 минут они долетят до Земли, пройдут 2 км грунта, попадут в прибор, и за месяц 20 из них прореагируют с галлием. А через 100 – 200 тысяч лет прилетит образовавшийся в этой реакции гамма-квант. Ему придется побродить внутри Солнца. Так как он взаимодействует с веществом, в отличии от нейтрино.
    Установка регистрирует в два раза меньший поток нейтрино от Солнца, чем это следует из астрофизической модели Солнца. У Дэвиса, у американцев, регистрировался поток в 3 раза меньший, чем следует из этой самой модели. Правда, американцы ловили нейтрино, образующиеся в В-цикле. Поэтому вывод почти однозначный – нейтрино имеют массу, поэтому превращаются при взаимодействии с веществом Солнца в другие виды нейтрино, а потом еще осцеллируют, то есть опять же превращаются в другие виды нейтрино по пути от Солнца до Земли.
    Мезонный телескоп - это прибор, который определяет направление движения частиц. Прибор расположен неглубоко, около полкилометра. Вот так выглядит его верхняя плоскость.


    Под ней еще три таких плоскости, отделённые несколькими метрами бетонных перекрытий. Прибор ловит мезоны. Если мезон движется снизу, то считается, что он образовался из нейтрино, прошедшего снизу, то есть через толщу земного шара, и зафиксирован приход нейтрино! На этом приборе в 1988 году засекли нейтрино, пришедшие от вспышки сверхновой в Большом Магелановом облаке! Нейтрино из другой галактики!

    по материалам ftp.mi-perm.ru/ge06-3, inr.ru/bno.html