В рубрике «Поговорим о науке» «ВО» предлагает обсудить аспекты нейтринного детектирования, в первую очередь военные.
Элемент системы детектирования нейтрино
Пару лет назад в одном из университетов Германии (университет Майнца) было заявлено о выполнении расчётов, которые позволяют определять наличие отработанного ядерного топлива в тех или иных местах. Группа учёных заявила, что расчёты производятся на анализе излучения в виде нейтрино. Речь зашла о нейтринных детекторах, использование которых позволяет определять эксплуатационные параметры ядерного топлива. В мире стали говорить о новом открытии.
На самом деле, о возможности анализа потоков нейтрино при детектировании радиоактивных материалов было известно ещё в Советском Союзе. Причём работа тогда велась в первую очередь в военном направлении.
Сегодня на разработки вновь обращается пристальное внимание, в том числе и после определённых шагов США по выходу из основополагающих договоров.
Нейтрино – особая группа из шести не имеющих заряда фундаментальных частиц, обладающих высокой проникающей способностью. Гипотеза о существовании такого рода частиц однозначно была высказана в начале 30-х годов XX века. Эту гипотезу обрисовал швейцарский физик Вольфганг Паули.
Нейтрино чрезвычайно слабо взаимодействует с веществом. При этом именно нейтрино (один из типов), как выяснилось, способны дать однозначный ответ при детектировании ядерного оружия или топлива для реакторов АЭС. Поток нейтрино (а их потоки пронизывают всё вокруг, включая сам Земной шар, и возникают на самом Земном шаре от различных процессов) от объекта может рассказать многое о том, почему именно этот объект генерирует такие частицы. В свою очередь это позволяет говорить о нейтринных датчиках, с помощью которых можно провести математический анализ потоков нейтрино, так называемых осцилляций и сделать вывод о наличии или отсутствии, например, радиоактивного вещества.
Одно из обсуждаемых направлений: спутниковые нейтринные детекторы, которые позволяли бы изучать не только так называемые геонейтрино (дают понять то, где именно находятся залежи радиоактивных ископаемых), но и нейтрино, испускаемые хранящимся на объектах ядерным оружием. Отдельный вопрос в чувствительности этих датчиков и потреблении энергии.
Как вариант: расположение нейтринных датчиков на средствах авиации для мониторинга мест хранения ядерного оружия. Например, облёт участка водной акватории для обнаружения атомных подводных лодок потенциального противника — АПЛ с ядерным оружием на борту. «Поведение» нейтрино позволяет видеть то, чего нельзя увидеть ни с помощью радиоэлектронного мониторинга, ни тем более визуально. В таком варианте нейтринные детекторы становятся настоящими «искателями» мест хранения ядерного оружия.
Если говорить о гражданской сфере использования, то в 2015 году в России была открыта «линия» Байкальского подводного нейтринного телескопа. Окончательный ввод объекта детектирования космоса планируется в следующем (2020 году). Телескоп состоит из отдельных элементов, каждый из которых представляет собой нейтринный детектор. Работа детекторов синхронизирована. Отдельные части этого телескопа находятся на глубинах свыше километра. Это позволяет без особых помех изучить процессы во Вселенной, включая так называемый дальний космос.
Элементы Байкальского нейтринного телескопа
Крупнейшая на сегодняшний день «нейтринная» лаборатория носит название IceCub и находится на Антарктиде — на станции Амундсен-Скотт.