Нейтринная обсерватория KM3NeT займет место в числе самых масштабных сооружений, созданных человеком за всю историю, и станет вторым после Великой китайской стены.

Проект KM3NeT глазами художника
Расположение оптических модулей в сети KM3NeT, рассчитанное на компьютере
Прототип цифрового оптического модуля для KM3NeT
Сравните размеры: высочайшее здание мира Burj Khalifa и одна из «нитей» нейтринной обсерватории KM3NeT
Для предстоящего развертывания KM3NeT будет изготовлена специальная морская платформа

Зубодробительное название KM3NeT, на самом деле, следует понимать очень просто — «нейтринный телескоп в кубический километр» (Km3 Neutrino Telescope) — и этим все сказано. Амбициозный проект реализует целый консорциум, объединивший 40 вузов из десяти европейских стран. Обсерваторию планируется разместить в водах Средиземного моря — и в реальности объем ее сооружений составит даже несколько кубических километров. Лишь такие масштабы позволят эффективно обнаруживать и исследовать нейтрино, которые порождают такие источники, как гамма-вспышки, гибель крупных звезд, столкновения черных дыр и другие события колоссальных энергий.

Нейтрино являются одними из самых трудно наблюдаемых частиц — но в отличие от пресловутого бозона Хиггса, все-таки, достоверно наблюдаемыми. Проблема состоит в том, что частицы эти не имеют заряда и не вступают с веществом только в два из четырех фундаментальных взаимодействий — слабое и гравитационное. А учитывая невероятно малую массу и колоссальную скорость движения «поймать» их на одном из таких взаимодействий крайне непросто (имеются неподтвержденные окончательно данные об обнаружении нейтрино даже сверхсветовых скоростей).

В итоге нейтрино чрезвычайно слабо взаимодействуют с веществом и могут пролетать сотни световых лет прежде, чем испытают хотя бы одно взаимодействие. Ежесекундно через каждый 1 см² нашего тела свободно проходят 6*1010 нейтрино, испущенных Солнцем — и ни одна наша клетка, ни один атом этого не замечают. Но есть в этом и один плюс: улавливая нейтрино, мы можем заглянуть в космос очень и очень далеко, ведь они, в отличие от электромагнитных волн, практически не поглощаются по пути.

Но для этого понадобится построить мощный детектор нейтрино, способный улавливать их больше, чем все существующие. Обычно такие обсерватории включают большие объемы сверхчистой воды: пролетая сквозь нее, нейтрино с некоторой вероятностью столкнутся с ядрами атомов. Это порождает каскад реакций, приводящих, в числе прочего, к появлению мюонов и выделению энергии за счет эффекта Вавилова — Черенкова. Появляется свечение, которое обнаруживают чувствительные фотоэлементы.

Объемы воды требуются действительно внушительные — порядка миллиардов литров. Создатели KM3NeT решили не конструировать для этого огромный искусственный резервуар, а использовать естественный — море, в толще которого планируется установить массив детекторов. Планируется, что он затмит крупнейшую на сегодняшний день нейтринную обсерваторию IceCube, постройка которой завершилась лишь недавно, — и обе будут работать в тесном взаимодействии. Авторы заявляют, что KM3NeT станет при этом и одним из самых масштабных сооружений за всю историю человечества — вторым после Великой китайской стены. Это позволит детектировать не только атмосферные нейтрино, доступные IceCube, но и космические, которые до сих пор не удавалось наблюдать.

Весь объем в несколько кубических километров будет занимать сеть прочных тросов и кабелей, на которых размещаются упакованные в прозрачные 40-сантиметровые сферы фотоумножители, фотодетекторы и другие инструменты. Тросы должны уходить на глубину свыше 800 м, что накладывает особые требования к конструкции: на такой глубине сферы будут испытывать приличное давление.

Кстати, помимо своей основной задачи KM3NeT будет помогать и ученым из совершенно других областей — так, на нем планируется разместить приборы для исследований глубоководной среды, наблюдений за биолюминесцентными организмами и даже для записи китовых песен.

По информации Popular Science