А́мундсен - Ско́тт (англ. Amundsen–Scott South Pole Station) - действующая с 1956 года постоянно обитаемая антарктическая станция США на Южном полюсе. Располагается на высоте 2835 метров над уровнем моря. Первая станция в глубине Антарктики (не на побережье материка). Станция была построена в ноябре 1956 года для научных целей по приказу правительства США.
Хронология
При открытии (в 1956 году в рамках Международного геофизического года) станция располагалась точно на Южном полюсе, однако на начало 2006 года из-за движения льдов, станция находилась примерно в 100 метрах от географического южного полюса. Станция получила своё название в честь первооткрывателей Южного полюса - Руаля Амундсена и Роберта Скотта, достигнувших цели в 1911-1912 годах. Станция находится на высоте 2835 м над уровнем моря, на леднике, который неподалёку достигает максимальной толщины 2850 м (2005). Среднегодовая температура - около −49 °С; изменяется от −28 °C в декабре до −60 °C в июле. Средняя скорость ветра - 5,5 м/с; были зарегистрированы порывы до 27 м/с.
Основание станции (1957-1975)
Первоначальная станция - теперь называется «Старый полюс» (англ. Old Pole) - была основана в 1956-1957 годах экспедицией ВМС США из 18 человек, которые высадились здесь в октябре 1956 года и впервые в истории Антарктиды провели там зимовку в 1957 году. Так как климатические условия до этого не были известны, то база была сооружена подо льдом для преодоления любых погодных условий. Самая низкая температура в 1957 была зарегистрирована на уровне −74 °C (−102 °F). Выжить при такой низкой температуре, в сочетании с низкой влажностью и низким давлением воздуха, возможно только при наличии надлежащей защиты. Станция, покинутая в 1957 году, заносится снегом (как и любое сооружение на Южном полюсе) со скоростью 60-80 мм в год. Сейчас она погребена достаточно глубоко и полностью закрыта для посещений, так как снегом раздавило все деревянные перекрытия. 4 января 1958 года на станцию прибыла Трансантарктическая экспедиция Британского содружества с известным альпинистом Эдмундом Хиллари. Это была первая экспедиция, в которой использовался автомобильный транспорт, и первая, достигшая полюса по суше, после Амундсена в 1911 году и Скотта в 1912 году. Экспедиция двигалась от новозеландской станции «Скотт-Бейс».
Купол (1975-2003)
Алюминиевая неотапливаемая «палатка» - достопримечательность полюса. В нём были даже почтовое отделение, магазин и паб. Любое здание на полюсе быстро окружается снегом и конструкция купола была не самой удачной. Тратилось гигантское количество топлива для удаления снега, а доставка литра топлива стоит 7 долларов. Оборудование 1975 года совершенно устарело.
Новый научный комплекс (с 2003 года)
Уникальная конструкция на сваях позволяет снегу не скапливаться у здания, а проходить под ним. Скошенная форма нижней части здания позволяет направить ветер под здание, что способствует выдуванию снега. Но рано или поздно снег засыплет сваи, и тогда можно будет дважды…
(не на побережье материка).
Станция была построена в ноябре 1956 года для научных целей по приказу правительства США .
Фотография станции «Амундсен-Скотт» с воздуха, сделанная примерно в 1983 году. Виден центральный купол, а также различные контейнеры и вспомогательные строения
Главный вход в купол расположен ниже уровня снега. Изначально купол был построен на поверхности, но затем постепенно погрузился в снег
Алюминиевая неотапливаемая «палатка» - достопримечательность полюса. В нём были даже почтовое отделение, магазин и паб.
Любое здание на полюсе быстро окружается снегом, и конструкция купола была не самой удачной. Тратилось гигантское количество топлива для удаления снега, а доставка литра топлива стоит 7 долларов.
Уникальная конструкция на сваях позволяет снегу не скапливаться у здания, а проходить под ним. Скошенная форма нижней части здания позволяет направить ветер под здание, что способствует выдуванию снега. Но рано или поздно снег засыплет сваи, и тогда можно будет дважды поднять станцию домкратами (это обеспечивает срок службы станции от 30 до 45 лет).
Строительные материалы доставлялись самолётами «Геркулес » со станции Мак-Мердо на берегу и только в светлое время года. Было сделано более 1000 рейсов.
15 января 2008 года в присутствии руководства Национального научного фонда США и других организаций американский флаг был спущен со станции-купола и поднят перед новым современным комплексом. Станция может принимать до 150 человек летом и около 50 - зимой.
Минимальная температура на южном географическом полюсе Земли составила −82,8 °C, на 6,8 °C выше, чем абсолютный температурный минимум на планете и на станции «Восток» (там было −89,6 °C), на 0,8 °C ниже, чем неофициально зарегистрированный минимум в 1916 году в Оймяконе - самом холодном зимнем городе России и Северного полушария и был отмечен 23 июня 1982 года, через день после даты летнего солнцестояния. В нынешнем веке самый сильный мороз в «Амундсен-Скотте» наблюдался 1 августа 2005 года, -79,3 °C.
Летом население станции составляет, как правило, более 200 человек. Большинство персонала уезжает к середине февраля, в результате чего остается всего несколько десятков человек (43 в 2009 году) зимующих , в основном это вспомогательный персонал плюс несколько учёных, которые содержат станцию во время нескольких месяцев антарктической ночи. Зимовщики изолированы от остального мира с середины февраля по конец октября, в это время их подстерегает много опасностей и стрессов . Станция является полностью самодостаточной в зимний период, снабжается электропитанием от трёх генераторов, работающих на авиационном топливе JP-8 .
Исследования на станции включают в себя такие науки, как гляциология , геофизика , метеорология , физика верхней атмосферы , астрономия , астрофизика и биомедицинские исследования . Большинство ученых работают в низкочастотной астрономии; низкая температура и низкая влажность полярного воздуха, в сочетании с высотой более 2743 м (9000 футов), обеспечивают гораздо большую прозрачность воздуха на некоторых частотах, чем обычно в других местах планеты, а месяцы темноты позволяют работать чувствительному оборудованию постоянно.
В январе 2007 года станцию посетила группа российских высоких должностных лиц, в том числе начальников ФСБ Николай Патрушев и Владимир Проничев . Экспедиция, под руководством полярного исследователя Артура Чилингарова , стартовала в Чили на двух вертолетах Ми-8 и совершила посадку на Южном полюсе .
6 сентября 2007 г. вышло в эфир ТВ-шоу Man Made компании National Geographic Channel с эпизодом о строительстве здесь нового здания .
9 ноября 2007 программа Today компании NBC , с соавтором Энн Кэрри сделали репортаж по спутниковому телефону, который транслировался в прямом эфире с Южного полюса .
На Рождество 2007 года два сотрудника базы в пьяном виде устроили драку и были эвакуированы .
Каждый год персонал станции собирается для просмотра фильмов «Нечто » и «Сияние »
Станция занимает видное место в ряде
Свидетельства стойкости человеческого духа, способного противостоять столь суровым условиям самого южного континента планеты, станции в Антарктиде - в прямом и переносном смысле оазисы тепла на бескрайних ледяных просторах материка. Антарктиду осваивают 12 стран, и почти у всех имеются собственные базы - сезонные или круглогодичные. Помимо научно-исследовательской работы антарктические станции выполняют и другую, не менее почётную и сложную задачу, - приём полярных туристов. Будь то в рамках антарктического круиза или на пути к Южному полюсу, путешественники имеют уникальную возможность познакомиться с бытом полярников, пожить несколько дней в палаточных лагерях и совершить увлекательные экскурсии по близлежащим просторам Антарктиды.
Главная достопримечательность «Юнион Глейшер» - изумительной красоты взлетно-посадочная полоса, принимающая многотонные «Илы».
Станция «Амундсен - Скотт»
Станция «Амундсен - Скотт» - самая известная антарктическая станция. Её популярность обусловлена одним простым фактом: станция располагается аккурат на Южном полюсе Земли, и, прибыв сюда, фактически выполняешь две задачи - и на полюсе постоять, и с полярным бытом познакомиться. Помимо уникального места расположения «Амундсен - Скотт» известна ещё и тем, что она является первой базой в Антарктиде, основанной через 45 лет после достижения Амундсеном и Скоттом Южного полюса планеты. Кроме прочего, станция - образец высокотехнологичного строительства в крайне сложных антарктических условиях: внутри стоит комнатная температура, а сваи-домкраты позволяют поднимать «Амундсен - Скотт» по мере занесения снегом. Туристов здесь привечают: самолёты с путешественниками приземляются на местном аэродроме в декабре - январе. Экскурсия по станции и возможность отправить письмо домой со штампом Южного полюса - вот главные «фишки» базы.
Станция «Восток»
Уникальная российская станция «Восток», основанная в 1957 г. среди девственных белоснежных просторов внутренней Антарктиды, туристов, увы, не принимает. Условия для легкомысленных увеселений здесь, прямо скажем, отсутствуют: до полюса около 1200 км, самая высокая температура в течение года - чуть менее -30 °C, а также тотальная нехватка кислорода и углекислого газа в воздухе из-за расположения на высоте почти 3 км над уровнем моря - вот лишь некоторые детали её непростого быта. Однако исключительность этого места заставляет говорить о станции даже вне возможности её посещения: именно здесь была зарегистрирована самая низкая температура в Антарктиде - минус 89,2 °C. Попасть на станцию «Восток» можно разве что записавшись добровольцем в Институт исследований Арктики и Антарктики - так что пока помечтаем…
Станция «Юнион Глейшер»
Строго говоря, «Юнион Глейшер» - это не станция, а палаточная база, действующая только в тёплое время года. Её основное предназначение - служить домом для туристов, прибывающих в Антарктиду с помощью американской компании через чилийский Пунта-Аренас. Главная достопримечательность «Юнион Глейшер» - изумительной красоты взлётно-посадочная полоса, принимающая многотонные «Илы». Она располагается прямо на внушительной толщины голубом льду, который даже ровнять не надо - настолько идеально гладкая его поверхность. Логичное название «Блю Айс» лишний раз убеждает в том, что вы в Антарктиде - где ещё на планете самолёт может вот так, запросто, сесть на лёд! Кроме прочего, в «Юнион Глейшер» туристов ждут индивидуальные палатки и хозяйственные модули, столовая и туалеты - кстати, правила пользования ими неизменно выступают в роли главной фотодостопримечательности станции.
«Антарктида — материк в центре Антарктики, площадью 13 975 км2, в том числе 1582 км2 шельфовых ледников и островов» — такова скупая научная характеристика небольшого белого пятна в самой нижней части глобуса. Но что такое Антарктида на самом деле? Это ледяная пустыня с невыносимыми для живого существа условиями: температура зимой от −60 до −70°С, летом −30 до −50°С, сильные ветры, ледяная пурга... В Восточной Антарктиде находится полюс холода Земли — там 89,2° мороза!
Обитатели Антарктиды, например тюлени, пингвины, а также скудная растительность ютятся на побережье, где летом наступает антарктическая «жара» — температура поднимается до 1-2° тепла.
В центре Антарктиды находится Южный полюс нашей планеты (слово «южный» покажется вам насмешкой, если вы вдруг здесь окажетесь). Как и все неизведанное и труднодостижимое, Южный полюс манил к себе людей, и вот в начале XX века нашлись двое смельчаков, которые рискнули достичь его. Это норвежец Руаль Амундсен (1872-1928) и англичанин Роберт Скотт (1868-1912). Только не подумайте, что они направились туда вместе. Наоборот, каждый из них стремился стать первым, они были соперниками, и этот невероятно трудный поход был своеобразным соревнованием между ними. Одному он принес славу, для другого стал последним... Но обо всем по порядку.
Все началось с экипировки, ведь правильный расчет, когда речь идет о таком, как мы сейчас скажем, экстремальном путешествии, может стоить людям жизни. Опытный полярный исследователь, к тому же уроженец северной страны, Руаль Амундсен сделал ставку на ездовых собак. Неприхотливые, выносливые, покрытые густой шерстью лайки должны были тащить нарты со снаряжением. Сам же Амундсен и его спутники предполагали передвигаться на лыжах.
Мотосани экспедиции Скотта. Фото: www.globallookpress.com
Роберт Скотт решил использовать достижение научного прогресса — моторные сани, а также несколько упряжек мохнатых низкорослых пони.
И вот в 1911 году путешествие началось. 14 января корабль Амундсена «Фрам» достиг последней отправной точки — Китовой бухты на северо-западном побережье Антарктиды. Здесь норвежцам предстояло пополнить запасы и двинуться к юго-востоку, в безлюдье и льды антарктических вод. Амундсен стремился войти в море Росса, которое глубже других врезается в континент Антарктиды.
Цели он достиг, но началась зима. Идти в Антарктиду зимой равносильно самоубийству, поэтому Амундсен решил подождать.
Ранней антарктической весной, 14 октября, Амундсен с четырьмя товарищами отправился к полюсу. Путешествие было трудным. 52 лайки тянули упряжку из четырех нагруженных нарт. Когда животные выбивались из сил, ими кормили более выносливых товарищей. Амундсен составил четкий график движения и, что удивительно, почти не нарушил его. Остаток пути был пройден на лыжах, и 14 декабря 1912 года на Южном полюсе уже развевался норвежский флаг. Южный полюс был покорен! Через десять дней путешественники вернулись на базу.
Норвежский флаг на Южном полюсе. Фото: www.globallookpress.com
По иронии судьбы Роберт Скотт и его спутники отправились к полюсу всего через несколько дней после возвращения Амундсена, не зная, что Южный полюс уже покорен. В пути стало ясно, насколько неудачно была экипирована экспедиция. От лютых морозов сломались моторы новомодных саней, гибли лошади, стало не хватать продуктов... Многие из участников вернулись на базу, только сам Скотт и четыре его товарища упрямо продолжали путь. Невыносимый холод, сбивающий с ног ледяной ветер, пургу, заволакивающую все вокруг так, что спутники не видели друг друга, приходилось преодолевать отважным исследователям, одержимым одной целью: «Дойти первыми!»
Голодные, обмороженные, выбившиеся из сил англичане 18 января наконец достигли Южного полюса. А теперь представьте себе, каково же было их разочарование, да что там разочарование — боль, обида, крушение всех надежд, когда они увидели перед собой флаг Норвегии!
Роберт Скотт. Фото: www.globallookpress.com
Сломленные духом путешественники двинулись в обратный путь, но на базу так и не вернулись. Без горючего и продовольствия они умерли один за другим. Только через восемь месяцев удалось найти заметенную снегом палатку, а в ней вмерзшие в лед тела — все, что осталось от английской экспедиции.
Хотя нет, не все. Еще был найден единственный свидетель разыгравшейся трагедии — дневник Роберта Скотта, который он вел, похоже, до самой гибели. А еще остался пример истинного мужества, несгибаемой воли к победе, умения преодолевать препятствия, несмотря ни на что.
|
|||||||||||||||||||||
|
«Словно мухи тут и там, ходят слухи по домам, а беззубые старушки их разносят по умам»
В.Высоцкий
В последнее время в Интернете среди прочих «городских легенд» мигрируют с ресурса на ресурс по меньшей мере странные сообщения, так или иначе связанные с американской полярной станцией «Амундсен-Скотт». Она расположена в Антарктиде в точке, совпадающей с Южным географическим полюсом. Информативность такого рода сведений многократно растиражированных сторонниками конспирологических теорий зависит только от фантазии того или иного автора. Поэтому не буду утруждать себя публикацией ссылок на такие источники, ограничившись лишь кратким пересказом версий.
1. На южном полюсе строится подледный бункер-«гостиница» для размещения инопланетных высокопоставленных визитеров, чье прибытие на Землю ожидается в ближайшем будущем.
2. На южном полюсе США построило SPT (South Pole Telescope) - новую станцию слежения за Планетой Х/Нибиру.
В материале, изложенном ниже, я не пытался докопаться до первопричин, побудивших различных авторов сделать предположения такого рода. Также я не ставил себе целью доказывать ошибочность и показывать нелепость этих инсинуаций. Прежде всего потому, что это весьма бесполезное занятие - ибо «творцы сущностей» «наплодят» новых, а те кто безгранично и слепо им верит, только укрепятся в своей вере.
По этим причинам я ограничусь размещением информации о двух научно-исследовательских проектах, реализуемых в Антарктиде на Южном Полюсе - строящемся нейтринном «телескопе» IceCube и уже действующем с февраля 2007г. SPT, который предназначен для изучения реликтового излучения.
1. Амундсен-Скотт - американская антарктическая станция. Краткая справка.
Американская научно-исследовательская станция «Амундсен-Скотт» расположена на вершине антарктического ледяного купола, на высоте над уровнем моря примерно около 2850 м. Когда она впервые начала свою работу в 1956г., то находилась точно на Южном географическом полюсе. Однако в настоящее время за счет дрейфа ледника местоположение первых объектов станции сместилось примерно на сотню метров в сторону от «точки» полюса. Станция получила свое название в честь первооткрывателей южного полюса - Р.Амундсена и Р.Скотта, достигнувших цели в 1911-1912гг. Среднегодовая температура - около −49°С. После введения в эксплуатацию третьей очереди, на станции могут размещаться до 150 человек летом и около 50 - зимой.
Виртуальное путешествие по станции можно совершить .
2. Нейтринные «телескопы»
Нейтрино, благодаря слабому взаимодействию с веществом, может выходить из объектов не прозрачных для других видов излучения и, следовательно, может дать важную информацию о процессах внутри них.
Основные направления исследований в области нейтринной астрофизики, проводимые в настоящее время:
1. Исследование внутреннего строения Солнца.
2. Исследование гравитационного коллапса массивных звезд.
3. Поиск нейтрино от объектов, в которых, по-видимому, происходит ускорение космических лучей, таких как бинарные звездные системы, туманности, образовавшиеся после взрыва сверхновых звезд, ядра активных галактик, источники гамма-всплесков.
4. Поиск темной материи с помощью нейтрино.
5.Исследование нейтринных осцилляций, использующее в качестве источника атмосферные нейтрино или солнечные нейтрино.
6. Поиск нейтрино из недр Земли (геонейтрино).
7. Исследование темпа формирования массивных звезд в ранние эпохи по диффузному потоку нейтрино от всех гравитационных коллапсов
В июне 2005г. было решено объединить самые крупные детекторы нейтрино на четырех континентах (Super-Kamiokande в Японии, Sudbury Neutrino Observatory в Канаде, Large Volume Detector в Италии и Antarctic Muon and Neutrino Detector на Южном полюсе Земли) в единую сеть, получившую название SNEWS (SuperNova Early Warning System). Результаты круглосуточного мониторинга направляются на центральный компьютер, расположенный в Брукхевенской национальной лаборатории в США. Цель эксперимента - впервые дать заблаговременный и, главное, достоверный прогноз вспышкам сверхновых в нашей Галактике.
В России исследованиями в области физики элементарных частиц, атомного ядра, физики космических лучей и нейтринной астрофизики ведает Институт ядерных исследований Российской Академии наук, образованный постановлением Президиума Академии наук от 24 декабря 1970г. на основе решения Правительства, принятого по инициативе Отделения ядерной физики. Институт является пионером в развитии исследований в области подземной и глубоководной физики нейтрино. На Северном Кавказе Институтом построена Баксанская нейтринная обсерватория с комплексом крупномасштабных подземных нейтринных телескопов (галлий-германиевого) и наземных установок большой площади для исследований в области физики солнечных нейтрино, физики космических лучей и нейтринной астрофизики. На озере Байкал Институтом создан первый в мире стационарный глубоководный нейтринный телескоп для регистрации нейтрино высоких энергий, проходящих сквозь земной шар.
2.1. Подземные нейтринные «телескопы»
Методика регистрации заряженных частиц, рожденных при взаимодействии нейтрино, самая разнообразная - сцинтилляционные баки (Баксанский сцинтилляционный телескоп), стримерные трубки (установка MACRO), регистрация черенковского света в воде (установки Super-Kamiokande и SNO). Энергетический порог установок 510 МэВ. Для уменьшения фона от атмосферных мюонов нейтринные телескопы размещают в помещениях, экранированных от поверхности слоем грунта толщиной 1-2км. Следует отметить, что ряд установок (IMB, NUSEX, FREJUS, SOUDAN) создавались в 80-е годы прежде всего для поиска распада протона.
Наибольшим из существующих подземных нейтринных телескопов является водный черенковский детектор Super-Kamiokande (Япония). Детектор представляет собой стальной цилиндрический резервуар (высотой 41 м и диаметром 38м), наполненный водой. Полная масса воды 50 тыс. т. Внутренний объем просматривается 11 тысячами фотоумножителей с диаметром фотокатода 50см, равномерно размещенных по внутренней поверхности резервуара. Площадь, покрытая фотокатодами фотоумножителей, примерно равна 40% всей внутренней площади резервуара. Снаружи резервуар окружен со всех сторон слоем воды толщиной 2,5м, также просматриваемой фотоумножителями. Большое число фотоумножителей позволяет получать детальный «образ» события и разделять события от взаимодействия мюонных нейтрино с образованием мюона от событий, вызванных взаимодействием электронных нейтрино с электроном в конечном состоянии. Наличие активной защиты дает возможность выделять нейтринные события не только снизу, т.е. от нейтрино прошедших Землю, но и сверху.
|
ДЕТЕКТОР |
Год ввода в эксплуатацию |
Эффективная площадь (кв.м) |
Состояние |
|
Южная Индия |
демонтирован |
||
|
Южная Африка |
демонтирован |
||
|
в эксплуатации |
|||
|
IMB, KAMIOKANDE, NUSEX, FREJUS, LSD, SOUDAN, LVD |
в эксплуатации только LVD |
||
|
MACRO (Gran Sasso) |
эксплуатация остановлена в 2000г. |
||
|
SUPER-KAMIOKANDE |
в эксплуатации |
||
|
в эксплуатации |
2.2. Оптические нейтринные «телескопы» в естественных средах
Идея регистрации нейтрино в природных водоемах по черенковскому излучению рожденного при взаимодействии нейтрино мюона предложена в начале 60-х годов М.А.Марковым (Markov, 1960г.), но только в 90-ые годы идея нашла свое экспериментальное воплощение.
Глубоководный нейтринный телескоп можно представить как систему пространственно разнесенных фотоприемников (фотоумножители с большой площадью фотокатода или гибридные фотоприемники, как например Квазар-370 в Байкальском глубоководном нейтринном телескопе НТ200). Расстояние между фотоприемниками по порядку величины совпадает с длиной поглощения света. Нейтрино и, соответственно, мюоны от нейтрино пересекают детектор со всех направлений, но отделить мюоны от нейтрино от мюонов, рожденных в распадах пионов и каонов, можно только с направлений из нижней полусферы (из-под Земли). Действительно, только нейтрино может пересечь земной шар и родить мюон вблизи поверхности.
Фотоприемники помещают в стеклянные сферы для защиты от внешнего давления воды. Фотоприемник с дополнительной, необходимой для его работы электроникой (источники высокого напряжения, делитель, предусилитель, светодиод для калибровки), принято называть оптическим модулем. Оптические модули крепятся к вертикальному тросу с буем на одном конце и якорем на другом. Трос с оптическими модулями принято называть гирляндой или стрингом (от англ. string).
Начало обсуждения проекта первого глубоководного нейтринного телескопа относится к середине 70-х годов. Проект назывался DUMAND (Deep Underwater Muon and NeutrinoDetection). Предполагалось создать глубоководный нейтринный телескоп в Тихом океане, в 20км от одного из Гавайских островов. В течение работы над этим проектом был заложен методический фундамент будущих экспериментов, но сам проект не был реализован.
С начала 80-х годов на озере Байкал ведутся эксперименты по глубоководной регистрации мюонов и нейтрино. Толчком к развитию работ на Байкале было замечание А.Е.Чудакова, обратившего внимание на то, что наличие прочного льда на озере Байкал в течение почти 2-х месяцев дает возможность сравнительно просто и дешево проводить работы по развертыванию глубоководной установки. В 1998г. был введен в эксплуатацию Байкальский нейтринный телескоп НТ200. Телескоп расположен в южной части озера на расстоянии 3,6км от берега. Центр телескопа расположен на глубине 1150м. Это первый в мире удачный опыт создания глубоководных установок такого масштаба. В настоящее время закончено расширение установки НТ200 до установки НТ200+. В новой конфигурации к телескопу НТ200 добавлены три внешних стринга на расстоянии 100м от центра НТ200. Чувствительность новой установки к нейтрино сверхвысоких энергий возросла в четыре раза. Начато проектирование глубоководного телескопа объемом 1 км3.
Месторасположение НТ200
Схематическое изображение телескопа НТ200. Отдельно показаны 2 пары (4) оптических модулей и электронный модуль (3), образующие структурную единицу телескопа, "связку". 1 - блок электроники детектора, 5,6 - лазеры, используемые для калибровки.
Экспериментальная схема стринга с детектирующими и управляющими модулями на нем. (SEM - электронный стринговый модуль, DEM - электронный детекторный модуль)
Схема расширенного NT-200+ (показаны профиль и вид сверху)
«Квазар» имеет высокое напряжение внутри колбы - 25кВ, поэтому магнитное поле Земли не искажает траектории фотоэлектронов внутри колбы. «Квазар» имеет очень большой диаметр чувствительного слоя (370мм). Это устройство выдерживает давление до 150 атмосфер на глубине 1100-1200м.
Эффективные площади и объемы нейтринных телескопов в естественных средах существенно превышают площади и объемы подземных установок, а энергетический порог существенно выше - 10100ГэВ. Основные задачи нейтринных телескопов в естественных средах - исследование потока нейтрино высоких и сверхвысоких энергий от космических источников, поиск темной материи, а также поиск экзотических частиц, предсказываемых современной теорией (магнитные монополи, странглеты, Q-боллы)
|
ДЕТЕКТОР |
Год ввода в эксплуатацию |
Эффективная площадь (тыс. кв.м) |
Состояние |
|
в эксплуатации |
|||
|
40 (E>100 ТэВ) |
в эксплуатации |
||
|
1000 (Е>100 ТэВ) |
проектируется |
||
|
DUMAND-II (Гаваи) |
работы остановлены в 1995г |
||
|
AMANDA (Южный полюс) |
|||
|
в эксплуатации |
|||
|
Сооружается |
|||
|
ANTARES (Средиземное море) |
Сооружается |
||
|
NESTOR (Средиземное море) |
Сооружается |
||
|
NEMO (Средиземное море) |
проектируется |
||
|
KM3net (Средиземное море) |
проектируется |
2.3. Проекты неоптических нейтринных телескопов
Разумной границей объема оптических нейтринных телескопов, по крайней мере на ближайшее 20 лет, является 1 куб. км. Возможные пути увеличения объема нейтринных телескопов и, следовательно, продвижения в область более высоких энергий связаны с регистрацией акустического и высокочастотного (100-1000мГц) радио сигнала от электромагнитных и адронных каскадов. Существование акустических и радиочастотных сигналов от электромагнитных каскадов было предсказано в 1957г Г.Аскарьяном.
В настоящее время акустические детекторы находятся в стадии проектирования и изучения методики выделения полезного сигнала из шумов. Предполагается, что создаваемые оптические нейтринные телескопы (НТ200+, NESTOR, ANTARES, IceCube) будут дополнены детекторами акустических сигналов для расширения эффективного объема регистрации. Обсуждается возможность использования для регистрации каскадов от нейтрино системы гидрофонов, созданных ВМС США вблизи Багамских островов (проект AUTEC) и решетку из акустических антенн, установленную на Камчатке для наблюдения за подводными лодками в Тихом океане (проект AGAM).
Проекты, использующие методику регистрации высокочастотного радиосигнала, развиваются успешнее. Уже несколько лет на Южном полюсе работает установка RICE (Radio Ice Cherenkov Experiment), состоящая из 20-ти антенн, вмороженных в лед. В летний антарктический сезон 2006-2007г. планируется запуск вокруг Южного полюса баллона с установкой, способной регистрировать радиосигналы от взаимодействий нейтрино в толстом антарктическом льду (проект ANITA). С высоты 35км установка будет просматривать огромный объем. Предполагается, что в этом эксперименте удастся зарегистрировать первые события от нейтрино ультравысоких энергий (>1017 эВ). В эксперименте GLUE была сделана попытка зарегистрировать с помощью 2-х радиотелескопов сигнал от взаимодействия нейтрино с Луной.
2.4. Возможности наблюдения сигналов от нейтрино ультравысоких энергий на проектируемых установках ШАЛ
Для исследования космических лучей с энергией выше 1020эВ в Аргентине создается установка Оже (Auger) площадью 3000 кв. км для регистрации широких атмосферных ливней. Активно проектируются установки для регистрации со спутников флюоресцентного света от ШАЛ. Такие установки (зеркало и мозаика фотоумножителей), будут с высоты орбиты (500км) просматривать площадь в десятки раз превышающую площадь установки Оже. В настоящее время существуют три проекта: европейский проект EUSO, американский - OWL и российский КЛПВЭ.
Хотя основная цель новых установок - исследование космических лучей выше границы реликтового обрезания, эти установки представляют интерес и для нейтринной астрофизики ультравысоких энергий.
2.5. Антарктические AMANDA и IceCube - оптические нейтринные «телескопы» в естественных средах
В начале 90-х годов были начаты работы по созданию нейтринного телескопа АМANDA на Южном полюсе, на американской станции «Амундсен-Скотт». Южный полюс покрыт, как известно, льдом толщиной около 3-х км. Реализация проекта стала возможной благодаря уникальной методике создания глубоких (2км!) каналов во льду с помощью горячей воды. Канал замерзает примерно через 2-ое суток и этого времени достаточно для монтажа гирлянды фотоприемников, но поднять и отремонтировать гирлянду уже невозможно. В настоящее время AMANDA состоит из 677 фотоприемников, размещенных на 19 стрингах, и является крупнейшим нейтринным телескопом.
Начаты работы по расширения установки до объема в 1км3. Новая установка IceCube (русск. «Ледяной куб» или «Ледяной кубик», произносится «АйсКьюб») будет состоять из 4800 оптических модулей на 80 стрингах. Над установкой будет расположена установка IceTop для регистрации широких атмосферных ливней от космических лучей.
Обычный телескоп, сделанный из стекла и металла при виде сверху IceCube (ледовый куб) на американской полярной станции «Амундсен- Скотт»
IceCube планируется ввести в эксплуатацию в 2011г. Как и свой предшественник, мюоно-нейтринный детектор AMANDA, IceCube будет расположен глубоко под антарктическим льдом. На глубине от 1450 до 2450м будут помещены прочные «нити» с прикрепленными оптическими детекторами (фотоумножителями). Каждая «нить» будет иметь 60 фотоумножителей. Оптическая система регистрирует черенковское излучение мюонов высокой энергии, движущихся в направлении вверх (то есть из-под земли). Эти мюоны могут рождаться только при взаимодействии мюонных нейтрино, прошедших сквозь Землю, с электронами и нуклонами льда (и слоя грунта подо льдом, толщиной порядка 1км). Поток мюонов, движущихся сверху вниз, значительно выше, однако они большей частью рождаются в верхних слоях атмосферы частицами космических лучей. Тысячи километров земного вещества служат в качестве фильтра, отсекая все частицы, которые испытывают сильное или электромагнитное взаимодействие (мюоны, нуклоны, гамма-кванты и т.п.). Из всех известных частиц только нейтрино могут пройти Землю насквозь. Таким образом, хотя IceCube расположен на Южном полюсе, он детектирует нейтрино, приходящие с северной полусферы неба.
Название детектора связано с тем, что общий объем использующегося в нем черенковского радиатора (льда) в проектной конфигурации достигнет 1 куб. км.
Нейтринные телескопы IceCubeAmanda. Установка для регистрации ШАЛ IceTop и
Внешний вид сенсоров, вмораживаемых в лед
Исследования, планируемые на IceCube
Детектирование нейтрино
Хотя проектный темп регистрации нейтрино детектором невелик, угловое разрешение достаточно хорошее. В течение нескольких лет ожидается построение карты потока высокоэнергичных нейтрино из северной небесной полусферы.
Источники гамма-излучения
Столкновение протонов с протонами либо с фотонами обычно порождает элементарные частицы пионы. Заряженный пион распадается главным образом на мюон и мюонное нейтрино, в то время как нейтральный пион обычно распадается на два гамма-кванта. Потенциально поток нейтрино может совпадать с потоком гамма-квантов для таких источников, как гамма-всплески и остатки сверхновых. Данные, полученные с помощью обсерватории IceCube, объединенные с данными таких детекторов высокоэнергичных гамма-квантов, как HESS и MAGIC, помогут лучше понять природу этих явлений.
Теория струн
Учитывая мощность и местоположение обсерватории, ученые намерены провести серию экспериментов, призванных подтвердить либо опровергнуть некоторые утверждения теории струн, в частности - существование так называемого стерильного нейтрино.
Проект телескопа SPT стоимостью $19,2 млн был профинансирован Национальным научным фондом (National Science Foundation) при поддержке Фонда Кавли (Kavli Foundation) и Фонда Гордона и Бетти Мур (Gordon and Betty Moore Foundation).
Высота телескопа составляет 22м, а вес - 280т. Первоначально он был собран и протестирован в Килгоре, штат Техас, затем разобран, доставлен на корабле в Новую Зеландию, а оттуда - самолетом LC-130 на Южный Полюс. Как и любой проект в Антарктиде, SPT прошел через длинную и сложную логистическую цепь, протянувшуюся через весь мир. После доставки, с ноября 2006г. группа ученых под руководством Стива Падина (Steve Padin), сотрудника Чикагского университета, работала над сборкой телескопа. В настоящее время SPT является крупнейшим астрономическим инструментом на американской исследовательской станции Амундсен-Скотт.
Рейтинг публикации:
|
|