8 grudnia 2021 znajdujący się w wodach jeziora Bajkał na Syberii teleskop Baikal-GVD zarejestrował przypadek oddziaływania, które prawdopodobnie pochodzi od neutrina o bardzo wysokiej energii, 43 TeV. Przypadek ten jest szczególnie warty uwagi, gdyż kierunek jego nadejścia pokrywa się na niebie z położeniem blazara PKS 0735+17, a więc znane jest jego ewentualne źródło, a ponadto pojawia się on zaledwie 4 godziny po zaobserwowaniu innego sygnału neutrinowego w eksperymencie IceCube na Antarktydzie. Sygnał ten prawdopodobnie pochodzi z tego samego źródła.
Blazar (odległa aktywna galaktyka, emitująca silny strumień promieniowania w kierunku Ziemi) PKS 0735+17 jest jednym z najjaśniejszych obiektów tego typu na niebie i poważnym kandydatem na źródło neutrin bardzo wysokich energii, a ponadto obecnie emituje potężny rozbłysk w zakresie promieniowania gamma, rentgenowskiego i radiowego. Ten potężny rozbłysk wraz z obserwacją dwóch prawdopodobnych sygnałów od neutrin z jednego źródła stanowią niezwykle wyjątkowe wydarzenie.
Na ilustracji: Blazar PKS 0735+17 – mapa radiowa, 15 GHz (2cm), VLBI. Źródło: Kellermann, K. I.; Vermeulen, R. C.; Zensus, J. A.; Cohen, M. H., 1998AJ....115.1295K
Neutrina to cząstki elementarne, które oddziałują bardzo słabo, a co za tym idzie – bardzo rzadko. Dzięki temu niosą one niezaburzoną informację o źródle ich pochodzenia, które może znajdować się niezwykle daleko. Z drugiej strony, neutrino jest bardzo trudne do wykrycia, dlatego potrzebne są bardzo duże detektory, o objętości aktywnej rzędu kilometra sześciennego. Teleskop Baikal-GVD jest właśnie takim detektorem, pokrywa obecnie objętość około 0,5 km3 i zlokalizowany jest w czystych wodach jeziora Bajkał na Syberii, ciągle też trwa jego rozbudowa w celu osiągnięcia objętości aktywnej 1 km3. Jego celem jest rejestracja sygnałów pochodzących od cząstek wtórnych, powstałych we wspomnianych, rzadkich oddziaływaniach neutrin. Takie sygnały to błyski światła, tzw. promieniowania Czerenkowa.
Teleskop Baikal-GVD budowany jest wspólnym wysiłkiem międzynarodowej współpracy, z wiodącą rolą Instytutu Badań Jądrowych w Moskwie i Zjednoczonego Instytutu Badań Jądrowych w Dubnej. W projekcie bierze także udział grupa fizyków z IFJ PAN pod kierunkiem dr. hab. Pawła Maleckiego. W projekt zaangażowanych jest łącznie około 70 naukowców i inżynierów z 11 ośrodków badawczych z Rosji, Niemiec, Polski, Czech, Słowacji i Kazachstanu. Niedawno zakończył się pierwszy etap jego budowy.
Baikal-GVD nie jest oczywiście jedynym tego typu detektorem. Wspomniany już detektor IceCube znajduje się w lodach Antarktydy i działa już od 2010 roku. Jest on jednak zorientowany przede wszystkim na obserwację północnej półkuli nieba, podczas gdy Baikal-GVD „patrzy” na południe (czyli w stronę np. centrum galaktyki Drogi Mlecznej). Na półkuli północnej jest także konstruowany teleskop KM3Net, który jednak pokrywa na razie dużo mniejszą objętość aktywną.
Instytut Fizyki Jądrowej im. Henryka Niewodniczańskiego Polskiej Akademii Nauk (IFJ PAN) w Krakowie prowadzi badania podstawowe i aplikacyjne w obszarze fizyki oraz nauk pokrewnych. Główna część działalności naukowej Instytutu koncentruje się na badaniu struktury materii, w tym własności oddziaływań fundamentalnych od skali kosmicznej po cząstki elementarne. Częścią Instytutu jest nowoczesne Centrum Cyklotronowe Bronowice, unikalny w skali europejskiej ośrodek, obok badań naukowych zajmujący się terapią protonową nowotworów. IFJ PAN prowadzi też cztery akredytowane laboratoria badawcze i pomiarowe. Wyniki badań – obejmujących fizykę i astrofizykę cząstek, fizykę jądrową i oddziaływań silnych, fizykę fazy skondensowanej materii, fizykę medyczną, inżynierię nanomateriałów, geofizykę, biologię radiacyjną i środowiskową, radiochemię, dozymetrię oraz fizykę i ochronę środowiska – są każdego roku przedstawiane w ponad 600 artykułach publikowanych w recenzowanych wysoko punktowanych czasopismach naukowych.
Czytaj więcej:
- Informacja opublikowana na platformie Astronomer’s Telegram 14 grudnia 2021 (ATel #15112)
- Więcej zdjęć teleskopu
- Doniesienie na stronach ZIBJ w Dubnej
- Oficjalna strona eksperymentu
- Strona krakowskiej grupy Baikal-GVD
- Serwis prasowy Instytutu Fizyki Jądrowej PAN
Źródło: IFJ PAN
Opracowanie: Elżbieta Kuligowska
Na zdjęciu: Teleskop Baikal-GVD. Źródło: baikalgvd.jinr.ru
