Ученые подошли к пониманию природы космических лучей сверхвысоких энергий

Международная научная коллаборация TAIGA (Tunka Advanced Instrument for cosmic ray physics and Gamma Astronomy) запускает одну из крупнейших в мире гамма-обсерваторий, позволяющую впервые исследовать гамма-излучение и космические лучи предельно сверхвысоких энергий. Об этом коллектив сообщил в статье для "Nuclear Instruments and Methods in Physics Research Section A: Accelerators, Spectrometers, Detectors and Associated Equipment".

Уже сейчас на территории обсерватории ученые из МГУ, НИЯУ МИФИ (Национального исследовательского ядерного университета), Иркутского университета и других ведущих университетов России и Германии готовятся к новым сериям экспериментов на двух установках обсерватории TAIGA: на массиве распределенных детекторных станций TAIGA-HiSCORE и новых телескопах TAIGA-IACT, позволяющих регистрировать "образ" черенковского излучения от каскада заряженных частиц, образованного в результате взаимодействия гамма-кванта высоких энергий с ядрами атомов атмосферы.

Так как измерения на основных детекторах обсерватории проводятся в безлунные ночи, а летом они коротки, эксперименты проводят осенью, зимой и весной.

Уникальный комплекс TAIGA в 50 км от южной оконечности озера Байкал основан на новой гибридной технологии регистрации широких атмосферных ливней (ШАЛ), сгенерированных гамма-квантами. Кроме черенковского излучения, он может регистрировать все основные компоненты ШАЛ, образующихся в атмосфере при взаимодействии с космическим излучением.

"Сегодня комплекс находится на стадии развертывания, количество детекторов различных установок и площадь их регистрации увеличиваются. Развиваются методики регистрации, обработки и анализа событий, а точностные характеристики приближаются к запланированным. Это неизбежный этап в жизни любого крупномасштабного экспериментального комплекса", — прокомментировал профессор Института ядерной физики и технологий НИЯУ МИФИ Игорь Яшин.

Как сообщил ученый, в ближайшей перспективе – сборка третьего "черенковского" телескопа и доведение количества детектирующих станций установки TAIGA-HiSCORE до 120 штук на площади один квадратный километр. Зимой будут проведены измерения потока гамма-квантов от известных гамма-источников, таких как пульсар в созвездии Краба и др. В задачи группы НИЯУ МИФИ входит тестирование фотоумножителей и электроники к ним для установки TAIGA-HiSCORE, разработка и обеспечение работоспособности электроники камеры черенковских телескопов, дежурства в Обсерватории TAIGA и др.

Происхождение космических лучей (ускоренных частиц и ядер) – одна из важнейших загадок современной науки. Разгадав ее, человечество, возможно, приблизится к созданию новых источников сверхвысоких энергий. Для примера, самый мощный ускоритель частиц на Земле, Большой адронный коллайдер, уступает по энергии ускорения частиц космическим ускорителям в миллиарды раз.

С помощью целого множества оригинальных разработок ученые надеются исследовать процессы рождения и распространения гамма-квантов высокой энергии и в перспективе – найти частицы таинственной темной материи, за которыми охотятся физики всего мира.

В состав научной группы обсерватории вошли сотрудники Национального исследовательского ядерного университета "МИФИ", Иркутского государственного университета, МГУ им. Ломоносова, Новосибирского государственного университета, Алтайского государственного университета, и ведущих научных центров России (ОИЯИ, ИЯИ РАН) и Германии.