Penemuan neutrino astrofisika berenergi tinggi pada tahun 2013 menandai lahirnya bidang pengetahuan baru - astrofisika neutrino berenergi tinggi. Ini terjadi ketika detektor IceCube, yang terletak di Kutub Selatan di es Antartika, pertama kali mendeteksi neutrino dengan energi di atas 1000 TeV. Hingga saat ini, percobaan IceCube telah mencatat lebih dari 100 neutrino astrofisika berenergi tinggi di Belahan Bumi Selatan. Untuk mendeteksi neutrino dari seluruh langit, diperlukan teleskop neutrino skala gigaton di belahan bumi utara. Oleh karena itu, sejak 2015, teleskop neutrino generasi kedua BAIKAL-GVD secara aktif dibangun di atas Danau Baikal.
Teleskop Baikal Neutrino yang sedang dibangun adalah fasilitas ilmiah yang unik dan, bersama dengan teleskop IceCube, ANTARES dan KM3NeT, merupakan bagian dari Jaringan Neutrino Global (GNN) sebagai elemen jaringan penting di Belahan Bumi Utara.
Neutrino adalah "pendongeng" yang sangat baik tentang bencana alam astrofisika. Itu terbang melalui Semesta, praktis tidak diserap oleh siapa pun atau apa pun. Karena partikel ini netral, ia tidak dibelokkan oleh medan magnet dan listrik, yang berarti bahwa sumbernya terletak tepat di arah kemunculan neutrino terekam. Sumber neutrino kosmik yang mencapai bumi adalah ledakan supernova, lubang hitam, inti galaksi aktif, atau sistem bintang biner. Itulah mengapa neutrino adalah alat yang sangat baik untuk mempelajari proses yang terjadi di luar angkasa.
Teleskop neutrino BAIKAL-GVD dirancang untuk mendaftar dan mempelajari fluks neutrino berenergi sangat tinggi dari sumber astrofisika. Dengan bantuannya, para ilmuwan berencana untuk menyelidiki proses dengan pelepasan energi yang sangat besar yang terjadi di alam semesta di masa lalu. Salah satu misteri astrofisika modern adalah mekanisme kelahiran neutrino astrofisika di Alam Semesta, miliaran kali lebih energik daripada neutrino matahari, dan teleskop neutrino Baikal, berkat karakteristiknya yang unik, akan dapat menjelaskan misteri ini.
Teleskop Baikal Neutrino adalah pendeteksi neutrino yang terletak di Danau Baikal pada jarak 3,6 km dari pantai, dimana kedalaman danau mencapai 1366 m. Lokasi pemasangan tidak dipilih secara kebetulan. Pertama, ada rel kereta api di daerah ini dan saluran listrik. Sebuah pusat industri dan ilmiah besar, kota Irkutsk, terletak 55 km dari detektor. Kedua, air danau yang segar, yang mencegah kemungkinan kerusakan peralatan. Ketiga, selama dua bulan dalam setahun, danau tersebut ditutupi lapisan es yang kuat, yang memungkinkan pekerjaan pemasangan dapat dilakukan tanpa rasa takut. Dan, akhirnya, Baikal tidak memiliki cahaya latar belakang dari K40 dan bioluminesensi, yang memiliki karakter suar.
Mereka dapat mencegah detektor bekerja dengan baik.
Ketika neutrino melewati kolom air Baikal, ada kemungkinan bahwa beberapa partikel yang sulit ditangkap masih akan terhenti oleh air. Dalam kasus interaksi seperti itu, baik muon atau pancuran hujan partikel berenergi tinggi akan terbentuk. Muon dan pancuran air menyebabkan pancaran air, yang disebut radiasi Cherenkov dalam fisika, sebuah fenomena yang ditemukan oleh fisikawan Soviet P. A. Cherenkov dan S. I. Vavilov. Kilau seperti itu terjadi ketika partikel bermuatan (misalnya, muon) bergerak di dalam air dengan kecepatan yang lebih besar dari kecepatan cahaya di air (kecepatan cahaya di air berkurang berbanding terbalik dengan indeks bias). Faktanya, terjadi fenomena di mana muon mengambil alih cahaya. Tugas detektor adalah mendaftarkan radiasi Cherenkov dan memisahkan kejadian dengan neutrino astrofisika dari kemungkinan kejadian lainnya.
Unit struktural terbesar dari GVD adalah cluster. Untuk tahun 2020, detektor memiliki tujuh cluster yang terletak pada jarak 300 m dari satu sama lain.Setiap cluster terdiri dari 8 karangan bunga yang ditangguhkan secara vertikal tempat modul optik kaca menggantung - 36 di setiap karangan bunga. Menurut proyek tersebut, volume instalasi yang sudah selesai di Danau Baikal harus sekitar satu kilometer kubik.
Teleskop neutrino Baikal sedang dibangun hari ini oleh kolaborasi internasional dengan peran utama Institut Penelitian Nuklir Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia (Moskow) - pendiri eksperimen ini dan arahan "astronomi neutrino" di dunia, dan Institut Bersama untuk Penelitian Nuklir (Dubna). Secara total, lebih dari 70 ilmuwan dan insinyur dari sepuluh pusat penelitian di Rusia, Jerman, Polandia, Republik Ceko, dan Slovakia ikut serta dalam proyek ini.
Foto oleh Bair Shaybonov