El descubrimiento de neutrinos astrofísicos de alta energía en 2013 marcó el nacimiento de un nuevo campo de conocimiento: la astrofísica de neutrinos de alta energía. Esto sucedió cuando el detector IceCube, ubicado en el Polo Sur en el hielo antártico, detectó por primera vez neutrinos con energías superiores a 1000 TeV. Hasta la fecha, el experimento IceCube ha registrado más de 100 neutrinos astrofísicos de alta energía en el hemisferio sur. Para detectar neutrinos de toda la esfera celeste, se requiere un telescopio de neutrinos a escala gigatonelada en el hemisferio norte. Por lo tanto, a partir de 2015, el telescopio de neutrinos de segunda generación BAIKAL-GVD se está construyendo activamente en el lago Baikal.
El Telescopio de Neutrinos Baikal en construcción es una instalación científica única y, junto con los telescopios IceCube, ANTARES y KM3NeT, forma parte de la Red Global de Neutrinos (GNN) como un elemento esencial de la red en el Hemisferio Norte de la Tierra.
Neutrino es un excelente "narrador de historias" sobre cataclismos astrofísicos. Vuela por el Universo, prácticamente sin ser absorbido por nada ni nadie. Dado que esta partícula es neutra, no es desviada por campos magnéticos y eléctricos, lo que significa que su fuente se encuentra exactamente en la dirección desde la que se registró la aparición de neutrinos. Las fuentes de los neutrinos cósmicos que llegan a la Tierra son explosiones de supernovas, agujeros negros, núcleos galácticos activos o sistemas estelares binarios. Por eso los neutrinos son una excelente herramienta para estudiar los procesos que tienen lugar en el espacio.
El telescopio de neutrinos BAIKAL-GVD está diseñado para registrar y estudiar los flujos de neutrinos de energía ultra alta de fuentes astrofísicas. Con su ayuda, los científicos planean investigar procesos con una gran liberación de energía que tuvo lugar en el Universo en el pasado distante. Uno de los misterios de la astrofísica moderna es el mecanismo de nacimiento de los neutrinos astrofísicos en el Universo, miles de millones de veces más energéticos que los neutrinos solares, y el telescopio de neutrinos Baikal, gracias a sus características únicas, podrá arrojar luz sobre este misterio.
El Telescopio de Neutrinos Baikal es un detector de neutrinos ubicado en el lago Baikal a una distancia de 3,6 km de la costa, donde la profundidad del lago alcanza los 1366 m La ubicación para la instalación no fue elegida por casualidad. Primero, hay un ferrocarril en esta área y líneas eléctricas. Un gran centro industrial y científico, la ciudad de Irkutsk, se encuentra a 55 km del detector. En segundo lugar, el agua del lago es dulce, lo que evita posibles daños al equipo. En tercer lugar, durante dos meses al año, el lago se cubre con una fuerte capa de hielo, lo que permite realizar los trabajos de instalación sin miedo. Y, finalmente, Baikal carece del brillo de fondo de K40 y la bioluminiscencia, que tiene un carácter de llamarada.
Podrían impedir que el detector funcione correctamente.
Cuando los neutrinos pasan a través de la columna de agua del Baikal, existe la posibilidad de que el agua detenga algunas de las elusivas partículas. En el caso de tal interacción, se forma un muón o una cascada de lluvia de partículas de alta energía. Tanto el muón como la cascada de lluvia provocan el resplandor del agua, que en física se llama radiación de Cherenkov, un fenómeno descubierto por los físicos soviéticos P. A. Cherenkov y S. I. Vavilov. Este resplandor ocurre cuando una partícula cargada (por ejemplo, un muón) se mueve en el agua a una velocidad mayor que la velocidad de la luz en el agua (la velocidad de la luz en el agua disminuye inversamente con el índice de refracción). De hecho, se produce un fenómeno en el que el muón se adelanta a la luz. La tarea del detector es registrar la radiación de Cherenkov y separar los eventos con neutrinos astrofísicos de otros posibles eventos.
La unidad estructural más grande de la GVD es el clúster. Para 2020, el detector tiene siete grupos ubicados a una distancia de 300 m el uno del otro.Cada grupo consta de 8 guirnaldas suspendidas verticalmente de las que cuelgan módulos ópticos de vidrio, 36 en cada guirnalda. Según el proyecto, el volumen de la instalación terminada en el lago Baikal debería ser de aproximadamente un kilómetro cúbico.
El telescopio de neutrinos de Baikal se está construyendo hoy gracias a la colaboración internacional con el papel principal del Instituto de Investigación Nuclear de la Academia de Ciencias de Rusia (Moscú), fundador de este experimento y la dirección de la "astronomía de neutrinos" en el mundo, y el Instituto Conjunto de Investigación Nuclear (Dubna). En el proyecto participan más de 70 científicos e ingenieros de diez centros de investigación de Rusia, Alemania, Polonia, República Checa y Eslovaquia.
Fotos de Bair Shaybonov