В НИЯУ МИФИ началась калибровка оптических модулей для российско-китайского проекта Baikal-HUNT

Baikal-HUNT – это совместный российско-китайский проект по созданию гигантского нейтринного телескопа в озере Байкал. Его цель – регистрация нейтрино сверхвысоких энергий (от 100 тераэлектронвольт и выше). Установка может стать крупнейшей в мире – она будет занимать объем до 30 кубических километров.

2 ноября в НИЯУ МИФИ прибыли представители Института физики высоких энергий Китайской Академии наук  – старший научный сотрудник Ксиохау Ю и постдок Даниил Трофимов. Они привезли два глубоководных оптических модуля, которые необходимо откалибровать.

«Мы приехали в НИЯУ МИФИ потому, что здесь есть уникальная установка НЕВОД, нам нужны ее возможности для нашего эксперимента Baikal-HUNT, – рассказал Ксиохау Ю. – Сейчас мы работаем с ОИЯИ в Дубне и ИЯИ в Москве, у нас уже идут с ними совместные эксперименты. В этом году Институт высоких энергий Китайской Академии наук вместе с ОИЯИ и ИЯИ подали заявку на проект HUNT, и мы надеемся получить финансирование, которое, как планируется, будет постепенным и совместным от России и Китая в течение пяти лет».

Проект HUNT затевается как логическое продолжение российского нейтринного телескопа Baikal-GVD. Всего для размещения в Байкале будет изготовлено около 2300 глубоководных гирлянд и 50 000 оптических модулей. Эксперимент начался в 2025 году, когда рядом с кластерами нейтринного телескопа Baikal-GVD были  смонтированы два прототипа гирлянд нейтринного телескопа HUNT. Сейчас в воде работает уже три гирлянды с 24 модулями HUNT.  В будущем информация, получаемая с нейтринного телескопа HUNT, будет обрабатываться в дата-центре, который планируется построить в г. Байкальск на южном берегу озера Байкал. Доступ к дата-центру будет и у российских и у китайских ученых.

Главный научный сотрудник Научно-образовательного центраНЕВОД, профессор НИЯУ МИФИ Анатолий Петрухин так прокомментировал начало сотрудничества: «Недавно мы на НЕВОДе провели успешное испытание модуля из эксперимента Baikal-GVD. Китайским ученым нужно сопоставить данные с их модуля HUNT и данные с модулей Baikal-GVD. Для этого модули надо откалибровать в одних и тех же условиях – в черенковском излучении, а единственное место на планете, где это можно сделать – наш НЕВОД». 

Как будет проходить процесс калибровки объясняет доцент НОЦ НЕВОД Семен Хохлов: «Модуль HUNT будет размещен по центру бассейна НЕВОДа. Вокруг бассейна есть координатно-трековый детектор ДЕКОР, который может с очень высокой точностью отбирать горизонтальные мюоны и восстанавливать их треки. «Отобранные» мюоны будут генерировать черенковский свет, и мы будем знать точный угол падения черенковского света на тестируемый модуль. Каждую неделю мы будем поворачивать тестируемый модуль на 15°, и он будет с разных сторон засвечиваться черенковским излучением. Два привезенных в НИЯУ МИФИ китайских модуля будут откалиброваны таким образом за 6-7 месяцев. А дальше, при реконструкции событий в телескопе HUNT, для всех 50 тысяч модулей будут использованы зависимости, измеренные  для этих двух оптических модулей. Общая идея подобной калибровки была запатентована нами еще шесть лет назад».

Зачем нужна калибровка модулей вообще? Главная проблема современных установок для астрофизики высоких энергий – это значительное расхождение результатов.  Потоки нейтрино, измеренные телескопами Baikal-GVD и  IceCube, отличаются на несколько десятков процентов. Никто пока не понимает, связано это с разным потоком нейтрино из разных частей галактики или еще с чем-то другим. Взаимной калибровки нет, каждый эксперимент тестирует свое оборудование немного по-своему. Поэтому очень важно привести как уже построенные, так и только создаваемые нейтринные телескопы к общему знаменателю. В ядерном университете над этой проблемой задумались еще несколько лет назад и в 2020 году запатентовали особый способ калибровки оптических модулей по черенковскому свету от окологоризонтальных мюонов. Такую калибровку в НИЯУ МИФИ уже прошли модули Baikal-GVD, теперь началась калибровка Baikal-HUNT. Таким образом, НИЯУ МИФИ становится важнейшим мировым центром по испытанию оборудования для нейтринной астрофизики.