СМИ о нас
| 06.10.22 | 06.10.2022 РНФ. В России научились очищать синтетические алмазы от дефектов при помощи лазеров |
Российские ученые разработали подход, позволяющий использовать лазеры для очистки искусственных алмазов от большинства присутствующих в них дефектов в виде атомов азота и прочих элементов, встроившихся в кристаллическую решетку из атомов углерода. Этот подход позволит увеличить качество и прозрачность производимых алмазов, сообщила в четверг пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
Художественная иллюстрация локального обесцвечивания искусственных алмазов. Источник: Carbon
«Наше исследование продемонстрировало, как с помощью лазеров можно изменить окраску, а значит, и свойства искусственного алмаза. Варьируя режимы облучения, мы можем изменить как цвет всего камня, так и создать незаметные глазу, но фиксируемые приборами микрокодировки внутри алмаза. Это очень важно для разработки новых способов контроля за оборотом искусственных алмазов», — заявил ведущий научный сотрудник Физического института РАН (Москва) Сергей Кудряшов, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
На сегодняшний день значительная масса алмазов, используемых в различных абразивных материалах и для решения других промышленных задач, производится искусственным путем из дешевого углеродного сырья. Главной причиной этого является то, что на синтез алмазов тратится меньше энергии и средств, чем на их добычу из недр Земли.
Существующие методики производства синтетических алмазов обладают несколькими существенными недостатками. В частности, наиболее общепринятые подходы, в том числе взрывной синтез драгоценных камней, не позволяют получать однообразные наноалмазы, имеющие схожие размеры и свойства. В дополнение драгоценные камни часто содержат в себе дефекты — вкрапления атомов азота и других элементов, влияющих на цвет, прозрачность и другие свойства алмазов.
Лазерная очистка алмазов
Кудряшов и его коллеги разработали инновационный подход, позволяющий избавиться от большинства подобных дефектов и тем самым повысить качество искусственных драгоценных камней. Ученые совершили это открытие в ходе наблюдений за тем, как с лазерным излучением взаимодействуют синтетические алмазы, окрашенные в частично красный оттенок.
«Мы воздействовали лазерными импульсами на алмазы красного цвета торговой марки Imperial Red Diamonds, лабораторно выращенные под действием высоких температур и давления — так называемые HPHT-алмазы. Импульсы были очень короткими — всего триллионная доля секунды — и с ультрамалой энергией, но облучали кристалл с большой частотой повторения», — пояснил Кудряшов.
Последующие наблюдения показали, что высокочастотная обработка алмазов при помощи лазера привела к обесцвечиванию и исчезновению большинства дефектов в тех точках, которые были облучены лазерными импульсами. Как предполагают исследователи, это произошло из-за того, что атомы азота были «выбиты» излучением или же соединились в более крупные группы, не взаимодействующие с видимым светом.
Процесс исследования алмазов. Источник: Сергей Кудряшов
Этот подход, как отмечают исследователи, можно использовать не только для очистки искусственных алмазов от дефектов, но и для внесения незаметных для глаза узоров и сообщений, закодированных в виде набора из атомов азота или прочих точечных дефектов внутри толщи этих драгоценных камней. Это позволит создать систему контроля за оборотом искусственных алмазов, подытожили ученые.
Источник: ТАСС
https://rscf.ru/news/presidential-program/nauchilis-ochishchat-sinteticheskie-almazy-ot-defektov/
| 06.10.22 | 06.10.2022 RT Наука. Цвет алмазов |
Учёные из Физического института имени П.Н. Лебедева РАН, МГУ имени М.В. Ломоносова, ИТЭР-Центра и ООО «ВЕЛМАН» (Новосибирск) предложили способ, позволяющий изменить окраску искусственных алмазов. Об этом RT сообщили в пресс-службе РНФ.
Для эксперимента исследователи взяли алмазы красного цвета, лабораторно выращенные под действием высоких температур и давления. Специалисты облучали искусственные кристаллы лазером и смогли точечно обесцветить их за счёт влияния на структуру центров окраски.
Таким образом авторы смогли изменить оптические свойства алмазов.
«Наше исследование продемонстрировало, как с помощью лазеров можно изменить окраску, а значит, и свойства искусственного алмаза. Варьируя режимы облучения, мы можем как изменить цвет всего камня, так и создать незаметные глазу, но фиксируемые приборами микрокодировки внутри алмаза. Это очень важно для разработки инновационных способов контроля за оборотом искусственных алмазов», — отмечают учёные.
| 06.10.22 | 06.10.2022 ТАСС. В России научились очищать синтетические алмазы от дефектов при помощи лазеров |
Российские ученые разработали подход, позволяющий использовать лазеры для очистки искусственных алмазов от большинства присутствующих в них дефектов в виде атомов азота и прочих элементов, встроившихся в кристаллическую решетку из атомов углерода. Этот подход позволит увеличить качество и прозрачность производимых алмазов, сообщила в четверг пресс-служба Российского научного фонда (РНФ).
"Наше исследование продемонстрировало, как с помощью лазеров можно изменить окраску, значит, и свойства искусственного алмаза. Варьируя режимы облучения, мы можем изменить как цвет всего камня, так и создать незаметные глазу, но фиксируемые приборами микрокодировки внутри алмаза. Это очень важно для разработки новых способов контроля за оборотом искусственных алмазов", - заявил ведущий научный сотрудник Физического института РАН (Москва) Сергей Кудряшов, чьи слова приводит пресс-служба РНФ.
На сегодняшний день значительная масса алмазов, используемых в различных абразивных материалах и для решения других промышленных задач, производится искусственным путем из дешевого углеродного сырья. Главной причиной этого является то, что на синтез алмазов тратится меньше энергии и средств, чем на их добычу из недр Земли.
Существующие методики производства синтетических алмазов обладают несколькими существенными недостатками. В частности, наиболее общепринятые подходы, в том числе взрывной синтез драгоценных камней, не позволяют получать однообразные наноалмазы, имеющие схожие размеры и свойства. В дополнение драгоценные камни часто содержат в себе дефекты - вкрапления атомов азота и других элементов, влияющих на цвет, прозрачность и другие свойства алмазов.
Лазерная очистка алмазов
Кудряшов и его коллеги разработали инновационный подход, позволяющий избавиться от большинства подобных дефектов и тем самым повысить качество искусственных драгоценных камней. Ученые совершили это открытие в ходе наблюдений за тем, как с лазерным излучением взаимодействуют синтетические алмазы, окрашенные в частично красный оттенок.
"Мы воздействовали лазерными импульсами на алмазы красного цвета торговой марки Imperial Red Diamonds, лабораторно выращенные под действием высоких температур и давления - так называемые HPHT-алмазы. Импульсы были очень короткими - всего триллионная доля секунды - и с ультрамалой энергией, но облучали кристалл с большой частотой повторения", - пояснил Кудряшов.
Последующие наблюдения показали, что высокочастотная обработка алмазов при помощи лазера привела к обесцвечиванию и исчезновению большинства дефектов в тех точках, которые были облучены лазерными импульсами. Как предполагают исследователи, это произошло из-за того, что атомы азота были "выбиты" излучением или же соединились в более крупные группы, не взаимодействующие с видимым светом.
Этот подход, как отмечают исследователи, можно использовать не только для очистки искусственных алмазов от дефектов, но и для внесения незаметных для глаза узоров и сообщений, закодированных в виде набора из атомов азота или прочих точечных дефектов внутри толщи этих драгоценных камней. Это позволит создать систему контроля за оборотом искусственных алмазов, подытожили ученые.
https://nauka.tass.ru/nauka/15972909
| 06.10.22 | 06.10.2022 Поиск. Учёные обесцветили искусственный алмаз при помощи света – Carbon |
Российские ученые предложили способ, который позволяет изменять окраску алмазов. Облучая искусственные кристаллы лазером, они смогли точечно обесцветить их за счет влияния на структуру оптически активных центров (центров окраски). Описанный подход в перспективе позволит не только изменять цвет, а значит, и ювелирную ценность алмазов, но также разработать метки для контроля за оборотом драгоценных камней. Результаты работы, поддержанной грантом Российского научного фонда (РНФ), опубликованы на страницах журнала Carbon.
Последние десятилетия синтетические алмазы стали отличной альтернативой природным — особенно в области оптоэлектроники и спинтроники. Это связано прежде всего с тем, что свойства синтетических кристаллов можно очень широко изменять, например, сделать их практически идеально чистыми. В этом случае в них предельно мало самых простых (одноатомных и двухатомных) оптически активных центров из атомов азота, в том числе центров окраски. Кроме того, можно изменять их структуру и цвет сколько угодно и там, где это нужно, например, при помощи лазера.
Иногда бывает необходимо выполнить обратную задачу — избавиться от центров окраски видимого диапазона и, таким образом, обесцветить кристалл. Сотрудники Физического института имени П.Н. Лебедева РАН (Москва), ООО «ВЕЛМАН» (Новосибирск), Московского государственного университета имени М.В. Ломоносова (Москва) и «ИТЭР-Центр» (Москва) продемонстрировали, как можно это сделать.
«Мы воздействовали лазерными импульсами на алмазы красного цвета торговой марки Imperial Red Diamonds, лабораторно выращенных под действием высоких температур и давления — так называемые HPHT-алмазы. Импульсы были очень короткими — всего триллионная доля секунды — и с ультрамалой энергией, но облучали кристалл с большой частотой повторения, так что за несколько минут маленькая точка претерпевала десятки миллионов бережных лазерных воздействий», — объясняет руководитель проекта, поддержанного грантом РНФ, Сергей Кудряшов, доктор физико-математических наук, ведущий научный сотрудник и заведующий Лабораторией лазерной нанофизики и биомедицины ФИАН.
Обработка вызывала точечное, хорошо заметное невооруженным взглядом обесцвечивание. Исследователи проверили свойства соответствующих участков по тому, как они взаимодействуют с разным светом — от ультрафиолетового до среднего инфракрасного. Анализ полученных в результате спектров показал, что обработанные участки существенно хуже поглощают излучение видимого и среднего инфракрасного диапазона, которое обычно «съедают» оптически активные одноатомные и двухатомные азотные центры, а значит, последних стало намного меньше.
Поскольку воздействие оказалось успешным, авторы задались фундаментальным вопросом: за счет каких процессов удалось избавиться от оптически активных центров. Поскольку лазерное воздействие локальное, но довольно интенсивное, можно предположить два сценария. С одной стороны, центры могли разрушиться (диссоциировать) непосредственно под действием лазерного излучения. С другой стороны, они могли соединиться друг с другом (агрегировать) с участием лазерно-генерированных дефектов углеродной решетки алмаза. В обоих случаях оптические свойства алмазов меняются.
Дополнительно исследовались спектральные особенности фотолюминесценции, а именно то, как светились обработанные участки в ответ на воздействие излучением зеленой и синей части спектра. Эксперименты показали, что увеличилось содержание более крупных азотных центров окраски, обладающих поглощением в невидимой для глаза ультрафиолетовой части спектра. При этом уменьшались концентрации одно- и двухатомных азотных центров, которые поглощают во всей видимой области спектра.
Ученые предположили, что с каждым импульсом происходило незначительное локальное повреждение алмазной структуры. Его причина заключается в ионизации атомов углерода и их смещении в поры решетки с образованием вакансий (пустот) и междоузлий. Поскольку структурно-чувствительная спектроскопия комбинационного рассеяния света не показала даже незначительных изменений в углеродной решетке, такие дефекты решетки не накапливаются, а активно взаимодействуют с азотными центрами и присоединяются к ним или же вызывают их агрегацию с соседними центрами. Этот новый процесс является обратным по отношению к ранее обнаруженному этими же исследователями распаду азотных центров под действием лазерно-генерированных вакансий в природных алмазах.
«Наше исследование продемонстрировало, как с помощью лазеров можно изменить окраску, а значит, и свойства искусственного алмаза. Варьируя режимы облучения, мы можем изменить как цвет всего камня, так и создать незаметные глазу, но фиксируемые приборами микро-кодировки внутри алмаза. Это очень важно для разработки инновационных способов контроля за оборотом искусственных алмазов», — рассказывает Сергей Кудряшов.
В сотрудничестве с соавтором статьи Виктором Винсом, доктором физико-математических наук, сотрудником ООО «ВЕЛМАН» исследователи планируют инновационные разработки на базе разработанной для синтетических алмазов технологии.
Пресс-служба Российского научного фонда
| 05.10.22 | 04.10.2022 Научная Россия. Россия-1 о лауреатах Нобелевской премии по физике 2022 |
Россия-1 о лауреатах Нобелевской премии по физике 2022
Сегодня французскому ученому Алену Аспе, исследователю из Австрии Антону Цайлингеру и американскому ученому Джону Ф. Клаузеру была присуждена Нобелевская премия по физике «за эксперименты с запутанными фотонами, установление нарушения неравенств Белла и новаторство в квантовой информатике».
Решение Нобелевского комитета было основано на том, что работы ученых открыли путь от квантовой теории к квантовым технологиям. Уже сейчас начинают проводиться исследования по созданию квантовых компьютеров, сетей и квантового шифрования с использованием эффекта запутанных квантовых состояний, когда две разделенные частицы ведут себя как единое целое.
«Экспериментам, за которые сегодня была присуждена Нобелевская премия, уже много лет. В нашей лаборатории, например, запутывание квантовых частиц ― основная идея, на которой работает установка», ― прокомментировал награждение научный сотрудник лаборатории «Оптика сложных квантовых систем» ФИАН Дмитрий Трегубов.
Фото: © Johan Jarnestad/The Royal Swedish Academy of Sciences
Корреспондент Никита Ланской
https://scientificrussia.ru/articles/rossia-1-o-laureatah-nobelevskoj-premii-po-fizike-2022
| 30.11.22 | 30.11.2022 Tekdeeps. Milky Way in neutrino light |
A neutrino is an elementary particle that practically does not interact with matter. This is its uniqueness: having been born as a result of nuclear processes, it can fly huge distances through outer space, even through stars and planets, without colliding with a single atom of matter. Neutrinos are one of the few cosmic “heralds” that can tell us, for example, about the processes occurring in the cores of galaxies covered with dense clouds of gas and dust. But that is why neutrinos are extremely difficult to detect.
To “hunt” for neutrinos, physicists build special neutrino telescopes – complex and bulky detectors capable of recording the passage of piece neutrinos per year. With the detection of neutrinos, too, not everything is simple – particles come in different energies and they need their own separate devices. Relatively recently, neutrino telescopes began to work, which managed to find high-energy neutrinos coming from deep space. American IceCube in Antarctica, the Russian Baikal Neutrino Telescope (also known as Project Baikal-GVD), European KM3NeT – three such neutrino detectors, the data of which are analyzed by physicists around the world. But they still have not seen the “home” neutrino radiation of our Galaxy against the general neutrino background. Although from the point of view of the theory, stars with huge magnetic fields, like incoming cosmic rays, are able to give birth to neutrinos.
In a recent article in The Astrophysical Journal Letters a group of physicists from the Institute for Nuclear Research of the Russian Academy of Sciences, the Physical Institute of the Russian Academy of Sciences, the Moscow Institute of Physics and Technology and the Institute of Radio Astronomy of the Max Planck Society (Germany) write that they managed to detect precisely the galactic neutrino radiation. To do this, the researchers collected 70 cases of registration of high-energy neutrinos on the detector. IceCube for a total of ten years of observation. It turned out that neutrinos do indeed concentrate towards the galactic plane, but not in a narrow band – the width of the neutrino Milky Way turned out to be like two lengths of the Big Dipper bucket. Perhaps this indicates that a significant part of the neutrino is born not just in our Galaxy, but in its nearest region. This is yet to be dealt with.
As a corresponding member of the Russian Academy of Sciences notes Yuri Kovalev (FIAN AND MIPT): “New, more advanced neutrino experiments in the Northern Hemisphere – Baikal-GVD and KM3NeT – will soon make it possible to conduct a similar analysis with their data and study the area of \u200b\u200bthe galactic center in more detail. Neutrino telescopes register elementary particles “from under their feet”, and there is the center of the Galaxy for us northerners. In the meantime, focusing on the IceCube and Baikal-GVD data, we can say with confidence that the neutrino sky is not so simple – a large contribution to the astrophysical neutrino flux is made by sources of completely different classes, both galactic and extragalactic”.
According to the press service of the Moscow Institute of Physics and Technology.
| 30.11.22 | 30.11.2022 За науку. Ученые обнаружили нейтринное излучение Млечного Пути |
Астрофизики проанализировали общедоступные данные нейтринной обсерватории IceCube, расположенной в Антарктиде. Оказалось, что значительная часть потока высокоэнергетических нейтрино, регистрируемых телескопом, имеет галактическое происхождение, то есть рождена в Млечном Пути. Статья вышла в ведущем международном журнале Astrophysical Journal Letters.
Млечный Путь, проекция нашей спиралевидной Галактики, вдохновляет ученых всего мира и не только их. Выйдешь ночью — красота. Виден Млечный Путь — миллиарды звезд. Наш большой дом. Во Вселенной галактик много, но мы внутри этой, поэтому ее свет доминирует над другими.
Но «светится» Млечный Путь не только в видимом глазу спектре. При переходе к более высоким энергиям излучения, нежели может увидеть наш глаз, становятся важными и внегалактические источники: хотя и далекие, но более мощные. Но даже в гамма-излучении Млечный Путь доминирует на небе. Вдобавок к излучению отдельных объектов, дают вклад и взаимодействия космических лучей высоких энергий с межзвездным газом.
Российских физиков из Института ядерных исследований РАН (ИЯИ РАН), Физического института РАН (ФИАН), Московского физико-технического института (МФТИ) и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия) привлекло нейтринное излучение Млечного Пути. Нейтрино — это уникальная элементарная частица, которая без препятствий проходит через материю, практически не взаимодействуя с ней. Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из космоса. Американский IceCube, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT — вот три нейтринных телескопа, данные которых анализируют физики всего мира. Но они до сих пор не видели излучения нашей родной, такой домашней Галактики. Хотя много теоретиков твердили год от года: звезды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи, в состоянии родить нейтрино. Загадка!
Член-корреспондент РАН Сергей Троицкий из ИЯИ рассказывает: «Не так давно установка “Ковер-2” (расположенная в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН) обнаружила вспышку галактического источника одновременно с приходом нейтрино высокой энергии, зарегистрированным IceCube. Это было первым свидетельством того, что нейтрино в галактических источниках действительно рождаются. Но одно нейтрино — не доказательство. Может быть просто совпадением».
В своей новой статье группа ученых пишет, что им удалось обнаружить галактическое излучение нейтрино.
Кандидат наук Александр Плавин из ФИАН описывает методику анализа: «Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Аккуратно собрали все случаи регистрации высокоэнергетических нейтрино за десять лет наблюдений и увидели в них Млечный Путь. Уровень достоверности — 99,996%, достаточно редко встречающийся в нейтринной астрофизике, где много неопределенностей и пока все еще мало качественных данных».
Это фундаментальное открытие, с одной стороны, было давно ожидаемым, а с другой — принесло новые вопросы. Нейтрино, хотя и концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе: ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы. Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей ее области. С этим еще предстоит разбираться.
Член-корреспондент РАН Юрий Ковалев (ФИАН И МФТИ) заключает: «Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии — Baikal-GVD и KM3NeT — в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра. Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из-под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян. А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое — большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические».
Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики («GC») отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Baikal-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино. Источник: Astrophysical Journal Letters
Работа поддержана крупным научным проектом Минобрнауки.
https://zanauku.mipt.ru/2022/11/30/uchenye-obnaruzhili-nejtrinnoe-izluchenie-mlechnogo-puti/
| 30.11.22 | 30.11.2022 RSS+. Учёные из РФ изучили нейтринное излучение Млечного Пути, зафиксированное обсерваторией IceCube |
Российские учёные изучили данные с антарктической нейтринной обсерватории IceCube. Специалисты пришли к выводу, что большая часть фиксируемых обсерваторией нейтрино высоких энергий создана объектами, расположенными внутри Млечного Пути, сообщает агентство ТАСС со ссылкой на пресс-службу МФТИ.
Александр Плавин
Научный сотрудник Физического института РАН (Москва)
«Мы задались вопросом, приходит ли на Землю больше нейтрино от плоскости Галактики, чем с других направлений? Мы аккуратно собрали и изучили все случаи регистрации нейтрино высоких энергий за десять лет наблюдений и "увидели" в них Млечный Путь. Уровень статистической достоверности этих наблюдений составляет 99.996%, что редко встречается в нейтринной астрофизике, где пока ещё мало качественных данных».
Космические нейтрино сверхвысоких энергий — мельчайшие и самые лёгкие частицы материи, разогнанные до околосветовых скоростей. Учёные сейчас не имеют точных представлений, откуда они возникают. Однако часть астрономов предполагает, что эти частицы разгоняются в горячих останках взорвавшихся внутри Млечного Пути звёзд. Другая часть считает, что источники нейтрино — ядра и облака газа в далёких галактиках. Эта гипотеза начала набирать популярность в последние годы из-за нескольких сделанных открытий. Например, физики из обсерватории Пьера Оже нашли первые намёки на то, что все подобные частицы носят внегалактическое происхождение. Пять лет назад специалисты из нейтринной обсерватории IceCube локализовали один из их возможных источников, а именно чёрную дыру TXS 0506+056, находящуюся в созвездии Ориона на расстоянии в 4,33 млрд световых лет от Земли.
Как отмечают научный сотрудник Физического института РАН Александр Плавин и его коллеги, IceCube и российская установка «Ковер-2», созданная на площадке Басканской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН, зафиксировали высокоэнергетическое нейтрино, источником которой однозначно был объект внутри Млечного Пути.
После этого открытия российские учёные снова изучили данные, полученные IceCube за всё время работы, и попытались предположить происхождение зафиксированных ими частиц. В ходе этого анализа они пытались определить, как много нейтрино двигалось в сторону Земли со стороны центра Галактики. Исследователи посчитали, что в этой области должны быть сосредоточены все потенциальные источники галактических нейтрино высоких энергий. Это должно сделать возможным обнаружение следов их существования в наборе данных с IceCube.
Для обнаружения следов исследователи вычислили примерное положение источников частиц с высокими энергиями и наложили их на карту ночного неба, полученную при помощи гамма-волновых инструментов американской орбитальной обсерватории «Ферми». После этого они обнаружили, что число нейтрино было заметно выше в тех участках карты, который находились внутри диска галактики или около него.
По словам учёных, эта закономерность говорит о возникновении значительном количестве частиц высоких энергий внутри Млечного Пути. Однако пока исследователи не могут объяснить, почему их источники находятся не только внутри диска Галактики, но и рядом с ним. Поэтому учёные надеются, что последующие исследования раскроют этот вопрос.
| 30.11.22 | 30.11.2022 News-Life. Млечный Путь в нейтринном свете |
Нейтрино – это элементарная частица, которая практически не взаимодействует с материей. В этом её уникальность: родившись в результате ядерных процессов, она может пролететь огромные расстояния сквозь космическое пространство, даже сквозь звёзды и планеты, не столкнувшись ни с одним атомом вещества. Нейтрино – одни из немногих космических «вестников», способных рассказать нам, например, о процессах, протекающих в ядрах галактик, укрытых плотными облаками газа и пыли. Но именно поэтому нейтрино чрезвычайно сложно обнаружить.
Для «охоты» за нейтрино физики строят специальные нейтринные телескопы – сложные и громоздкие детекторы, способные фиксировать пролёт штучных нейтрино в год. С детектированием нейтрино тоже не всё просто – частицы бывают разных энергий и для них нужны свои отдельные приборы. Сравнительно недавно начали работать нейтринные телескопы, которым удалось найти нейтрино высоких энергий, приходящие из дальнего космоса. Американский IceCube в Антарктиде, российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD), европейский KM3NeT – три таких нейтринных детектора, данные которых анализируют физики всего мира. Но они до сих пор не видели «домашнее» нейтринное излучение нашей Галактики на общем нейтринном фоне. Хотя с точки зрения теории звёзды с огромными магнитными полями, как и прилетающие космические лучи в состоянии родить нейтрино.
В свежей статье в The Astrophysical Journal Letters группа физиков из Института ядерных исследований РАН, Физического института РАН, Московского физико-технического института и Института радиоастрономии общества Макса Планка (Германия) пишут, что им удалось обнаружить именно галактическое излучение нейтрино. Для этого исследователи собрали 70 случаев регистрации высокоэнергетических нейтрино на детекторе IceCube в общей сложности за десять лет наблюдений. Оказалось, что нейтрино, действительно, концентрируются к галактической плоскости, но не в узкой полосе – ширина нейтринного Млечного Пути оказалась как две длины ковша Большой Медведицы. Возможно, это указывает на то, что значительная часть нейтрино рождается не просто в нашей Галактике, а в ближайшей её области. С этим ещё предстоит разбираться.
Как отмечает член-корреспондент РАН Юрий Ковалёв (ФИАН И МФТИ): «Новые, более современные нейтринные эксперименты в Северном полушарии – Baikal-GVD и KM3NeT – в скором времени дадут возможность провести аналогичный анализ с их данными и более подробно изучить область галактического центра. Нейтринные телескопы регистрируют элементарные частицы “из под своих ног”, там и находится центр Галактики для нас, северян. А пока, ориентируясь на данные IceCube и Baikal-GVD, мы с уверенностью можем говорить, что нейтринное небо не такое простое – большой вклад в поток астрофизических нейтрино вносят источники совершенно разных классов, как галактические, так и внегалактические».
По материалам пресс-службы МФТИ.
| 30.11.22 | 30.11.2022 Новости городов. Российские ученые совершили открытие, впервые зарегистрировав нейтринные потоки от млечного пути |
одна третья часть летящих к нам из космоса высокоэнергетических нейтрино, которые регистрируются обсерваториями в разных частях мира, рождены в нашем Млечном пути или с ним. К такому выводу пришла группа ученых из Физического института им. Лебедева ран (ФИАН), Института ядерных исследований ран, Московского физико-технического института и института радиоастрономии общества Макса Планка (MPIfR, Германия).
фото: nasa.gov
Нейтрино, или «частицы-призраки», как охарактеризовал их в свое время фантаст Айзек Азимов, крайне неохотно взаимодействуют с веществом, отчего их очень сложно зарегистрировать. Но зато почти ничто не влияет на скорость их перемещения и ничто не может является для них преградой, – ежесекундно землю и нас с вами «прошивают» насквозь миллионы первозданных нейтрино, рожденных далекими галактиками, а мы и не замечаем этого.
Вообще-то нейтрино могут рождаться и в недрах нашей Земли (их называют геонейтрино), и в ядерных реакторах, и на солнце. Но все эти разновидности частиц мы называем низкоэнергетическими в отличие от тех, что летят к нам из глубин Вселенной. Последние гораздо хуже изучены, и потому представляют особый Интерес для ученых, как кирпичики нашего мироздания.
Если более тяжелые частицы – протоны и нейтроны можно создавать и регистрировать в специальных ускорителях или кольцевых ускорителях элементарных частиц (коллайдерах) на Земле, то легкие нейтрино поймать оказалось не так просто.
Для их отлова строят нейтринные обсерватории. На сегодняшний день для регистрации высокоэнергетических частиц из космоса созданы три: американский IceCube в Антарктиде, наш российский Байкальский нейтринный телескоп (известный также как проект Baikal-GVD) и европейский KM3NeT.
До последнего времени эти детекторы «видели» лишь те нейтрино, которые летели к нам от далеких галактик — квазаров. Ученые подозревали, что наша домашняя Галактика – Млечный путь тоже может рождать нейтрино, но до последнего времени у них не было возможности проверить это.
– Нейтрино вообще очень сложно ловить, – для этого нужны километры воды или льда, – говорит сотрудник ФИАНа, кандидат физико-математических наук Александр Плавин. – К тому же надо было придумать правильные методы, чтобы отличить нейтрино из нашей Галактики от нейтрино из других галактик. И мы первыми в мире такие методы придумали. Нейтрино от Млечного пути были зарегистрированы нами при помощи обсерватории IceCube.
– Каков процент высокоэнергетических нейтрино, исходящих от Млечного пути?
– От нашей Галактики мы регистрируем примерно одну треть таких частиц.
– Что представляет собой нейтринная обсерватория, которая помогла их «поймать»?
– IceCube это кубический километр льда, расположенный на глубине нескольких километров подо льдом в Антарктиде. Ледяная обсерватория вся опутана датчиками-фотодетекторами, которые фиксируют вспышки, рождающиеся при взаимодействии нейтрино с другими частицами, проходящими через лед.
– То есть лед нужен, чтобы в нем детектор мог «видеть» вспышки? От чего они возникают, если частицы-нейтрино ни с чем не взаимодействуют?
– Они взаимодействуют только редко, и чем больше объем прозрачного вещества, тем больше у нас шансов зарегистрировать такие «встречи». И такие обсерватории — единственный для нас способ расширить познания в области физики элементарных частиц, из которых состоит наша Вселенная.
Цветом показано небо в гамма-лучах, ярко прослеживается плоскость Галактики. Направления прихода нейтрино показаны белыми кружками. Центр Галактики (‘GC’) отмечен звездочкой. Российский нейтринный телескоп Байкал-GVD чувствителен к этой области неба и сможет поймать оттуда нейтрино. фото: ФИАН
– Но в ускорителях типа Большого адронного коллайдера создают частицы…
– Создают, только далеко не такие высокоэнергетические. Их на Земле создать искусственно вообще невозможно, потому что невозможно создать такие энергии, которые ими движут, – в 1 петаэлектронвольт, или квадриллион электронвольт (миллион миллиардов электронвольт, или 10 в 15 степени электронвольт — Авт.). Поэтому если мы хотим продвигаться в нашем познании природы дальше, то простой и доступный способ — ловить нейтрино из космоса, где их создали какие-то мощные объекты.
– Что уже «рассказали» исследователям «пойманные» нейтрино?
– Это очень легкие частицы, которые долетают до нас в не измененном состоянии, – как излучились миллиарды лет назад в далеком квазаре, такими и прилетают. Поэтому они дают самую верную информацию про центральные области других галактик, которые другими способами не видны. Их свет до нас не доходит, а нейтрино доходят.
Справка «МК».
время, за которое нейтрино достигает Земли:
— от Солнца – 8 минут
— от Млечного пути— десятки и сотни тысяч лет
— от квазаров – миллиарды лет.
– Что их рождает в далеких галактиках?
– Что-то очень мощное, что играет в галактиках роль ускорителей частиц до очень больших энергий. Такими ускорителями могут быть сверхмощные черные дыры.
– Получается, что в нашей Галактике таким ускорителем является наша черная дыра – Стрелец А?
– Мы пока лишь зафиксировали, что нейтрино летят к нам со стороны Млечного пути, но пока не можем утверждать, что их родила наша черная дыра. Не исключено, что они приходят из области, расположенной в той же плоскости, что и Млечный путь.
