На связи с космосом — Тунка

На астрофизическом полигоне Иркутского госуниверситета  проводят исследования, за которые можно получить Нобелевскую премию

В Тункинской долине среди гор расположен малоприметный с трассы астрофизический полигон Иркутского государственного университета. Точная и чувствительная современная аппаратура установлена в открытом поле, а проводимые исследования по важности не уступают нашумевшему на весь мир адронному коллайдеру и при благоприятном исходе претендуют на Нобелевскую премию. Здесь, среди ромашек и облаков, ученые пытаются проникнуть в тайны мироздания — узнать, из каких далеких галактик на Землю приходят невидимые глазу заряженные частицы, несущие огромную энергию.

Сам полигон в Тункинской долине был построен в середине 60-х годов для проведения исследований в области радиофизики. Кроме изучения атмосферы перед советскими учеными стояла задача — разработать методику регистрации запуска американских ракет радиометодом, иначе говоря, суметь засечь ее старт. Министерство обороны щедро спонсировало необходимые изыскания, которые проводили сотрудники лаборатории под руководством профессора Валерия Полякова. Когда СССР распался, а границы открылись, финансирование проекта прекратилось. Какое-то время полигон простоял без дела. Вновь использовать территорию уже для астрофизических исследований предложил директор Института прикладной физики ИГУ Юрий Парфенов, и первые эксперименты начались в середине 90-х годов.

Сегодня полигон называется Тункинский астрофизический центр коллективного пользования ИГУ. Площадка мирового уровня с оборудованием стоимостью сотни тысяч евро, в развитие которой вкладываются не только российские, но и зарубежные научные центры и институты. Ощутимый толчок в развитии полигон получил в 2013 году, когда физики ИГУ выиграли конкурс мегагрантов Правительства РФ, представив научный проект по строительству крупнейшей в мире гамма-обсерватории TAIGA. Грант размером 90 млн рублей на три года, а позже и его продление на два года (по 30 млн руб. в год) позволили закупить необходимое оборудование и существенно продвинуть научные изыскания. В этом году Министерство образования и науки РФ также поддержало проект и выделило дополнительное финансирование — 170,7 млн рублей.

Эти деньги помогут модернизировать уже имеющееся оборудование и повысить точность исследований. Что именно изучают на полигоне, объяснил декан физического факультета ИГУ, директор НИИ прикладной физики профессор Николай Буднев:

— Человеческое любопытство приводит к открытиям, меняющим нашу жизнь. Вот 200 лет назад обнаружили электричество, а сегодня мы без него жить не можем. И мы исследуем фундаментальные законы природы, знания которых позволяют строить нашу жизнь. С этой же целью возведен адронный коллайдер. Уже больше века назад доказано, что из космоса к нам на Землю приходят частицы, энергия которых в миллиарды раз больше той, которую может дать коллайдер. Какова мощность источников, породивших такие частицы? И какие физические процессы в них происходят? Эти исследования и есть одна из самых фундаментальных задач современной науки. Как устроен природный механизм ускорения частиц до сверхвысоких энергий? Как такие энергии можно получать? До сих пор ни одного конкретного их источника не обнаружено, потому что траектории движения заряженных частиц в космосе искривляются магнитными полями. И невозможно просчитать направление, откуда они пришли. Чтобы определить и изучать эти источники, нужно регистрировать фотоны, на которые магнитные поля не действуют.

Как раз в этом и помогает оборудование полигона. Атмосферный черенковский телескоп в темную безлунную ночь регистрирует далекие вспышки за наносекунды. Вспышки отражаются в зеркале и попадают в камеру — сверхбыстрый чувствительный фотоаппарат, созданный на основе 540 фотоэлектронных умножителей. Такой телескоп на полигоне всего один, а для качественных исследований такую технику нужно ставить на площади 1 кв. км на расстоянии 100 метров друг от друга. Сумма получается немыслимая, она исчисляется миллионами евро. Поэтому наши и немецкие ученые, поломав голову, придумали, как продолжать исследования иным способом: использовать больше установок другого типа — Тунка-HiSCORE. Эта аппаратура также фиксирует излучение от широких атмосферных ливней во время ясных и безлунных ночей. Сейчас на полигоне 28 таких установок на площади 250 кв. м, в этом году их количество планируется удвоить, а в следующее лето — довести площадь исследований до 1 кв. км.

— И вот тогда можно будет говорить о результатах, — считает Николай Буднев.

Еще одна гордость полигона — телескоп «МАСТЕР». Он изготовлен в Государственном астрономическом институте МГУ имени Ломоносова в сотрудничестве с учеными Иркутского университета. Подобных телескопов во всем мире очень мало.

— Эта установка способна фиксировать взрывы в космосе, происходящие за пределами нашей Галактики, — рассказывает директор астрономической обсерватории ИГУ Сергей Язев. — И один такой взрыв дает энергии больше, чем излучают все звезды нашей Галактики вместе взятые. Длится от нескольких минут до нескольких десятков минут. Увидеть такой гамма-всплеск глазом невозможно. У телескопа «МАСТЕР» есть система самонаведения на тот участок неба, где аппаратурой на спутнике была зафиксирована вспышка. По сигналу со спутника телескоп быстро, как зенитная установка (до 40 градусов в секунду), автоматически наводится на заданный объект.

Кроме того, в телескопе заложена электронная карта звездного неба. В тот момент, когда в реальном небе что-то не совпадает с базой данных, техника фиксирует все изменения. С помощью «МАСТЕРа» уже были открыты несколько новых астероидов, в том числе угрожающих Земле, комета и другие космические объекты. Сейчас в телескопе установлены две трубы диаметром 40 см, но благодаря поддержке проекта появилась возможность заменить их более мощными — с зеркалами диаметром 60 см.

— И тогда это будет самый чувствительный телескоп во всей сети телескопов «МАСТЕР», — говорит Сергей Язев.

Все наблюдения на полигоне ведутся темными ночами, поэтому самый подходящий период — осень, зима и весна, когда дни короткие. Постоянных сотрудников здесь три человека. Александра Пахорукова, младшего научного сотрудника НИИ прикладной физики ИГУ, вполне можно назвать старожилом. Молодой человек работает здесь уже 10 лет, устроился, когда был еще студентом. Помогают ему Виктор Чижов — мастер на все руки и студент Антон. На их плечах лежит ответственность за бесперебойную работу оборудования, за передачу информации и за все остальное тоже.

Соседство с природой дает о себе знать: мирно пасущиеся посреди оборудования коровы любят пожевать наземные кабели; суслики падают в технические ямы, и их приходится спасать; ласточки вьют гнезда в павильоне телескопа «МАСТЕР».

Летом полигон превращается в большую стройку: проводятся технические работы, устанавливается новое оборудование, производится апгрейд старого. На деньги гранта стараются закупать детали, начинку, а саму аппаратуру делать своими руками, когда это возможно. Желающих помочь в этом нелегком, но интересном деле студентов много, ведь для них это еще и практика. Приезжают партиями. Жить есть где — оставшуюся от советских ученых инфраструктуру достраивают и модернизируют.

На полигоне в ходу поговорка: «Работа у физиков — физическая». Берут в руки лопаты и копают без проблем и руководители наравне со студентами.

— Мы как-то ночью с Николаем Михайловичем траншею для кабеля копали, — вспоминает Сергей Язев. — Когда телескоп устанавливали москвичи, у них были билеты куплены, и нужно было быстрее все делать.

— С телескопом еще одна история связана — это про золотые руки наших физиков, — рассказывает Николай Буднев. — Механизм, который крутит сам телескоп, заказали в Германии. А зарубежные коллеги то ли не доложили, то ли потеряли важную металлическую деталь, без которой аппаратура работать не будет. Что делать? И наш сотрудник Олег Чвалаев с помощью сварки и болгарки сделал эту сложную деталь буквально на коленке. Представьте, работает!

Основную массу дел по хозяйству приходится выполнять тоже сотрудникам полигона, в свободное от работы время. Мужчины — ученые, им, конечно, создают все условия для комфортного проживания по максимуму, но все равно широкие атмосферные ливни их интересуют гораздо больше, чем процессы приготовления обеда.

— К нам из деревни приходит девушка Алена, — рассказывает Саша Пахоруков. — Очень вкусно готовит.

У научных сотрудников есть три холодильника, микроволновые печи, много посуды на случай приезда студентов или иностранных делегаций. В доме установлен теплый туалет.

А еще здесь живет настоящий ученый кот. Котофей — интеллигент в третьем поколении. На полигоне жили еще его бабушка и дедушка, здесь родилась его мама, а папа — «сотрудник» лаборатории Байкальского нейтринного телескопа. Своим хозяином кот выбрал Сашу, он беспардонно забирается ученому на шею в тот момент, когда тот ест приготовленную Аленой солянку. Котофей всем своим видом показывает, кто здесь главный: «Вы как приехали, так и уедете, а мы с Сашей так и будем долгими темными ночами вести беседы о заряженных частицах и основах мироздания».

Фото автора

Загрузка...