Нейтринный телескоп « Кубический километр» или KM3NeT - это будущая европейская исследовательская инфраструктура, которая будет расположена на дне Средиземного моря . В нем будет размещен нейтринный телескоп нового поколения в виде водяного черенковского детектора с инструментальным объемом в несколько кубических километров, распределенных по трем точкам Средиземного моря: KM3NeT-Fr (у берегов Тулона , Франция), KM3NeT-It (у Портопало ди Капо Пассеро , Сицилия, Италия) и KM3NeT-Gr (у Пилоса , Пелопоннес, Греция). Проект KM3NeT продолжает работы, проводимые в рамках ANTARES.(телескоп построен у берегов Франции), NEMO (планируется телескоп у берегов Италии) и NESTOR (запланирован телескоп у берегов Греции) проекты нейтринных телескопов.
KM3NeT будет искать нейтрино от далеких астрофизических источников, таких как остатки сверхновых , всплески гамма-излучения , сверхновые или сталкивающиеся звезды, и станет мощным инструментом в поисках темной материи во Вселенной. Его основная цель - обнаружить нейтрино от источников в нашей галактике. Массивы из тысяч оптических сенсорных модулей будут обнаруживать слабый свет в глубоком море от заряженных частиц, возникающих в результате столкновений нейтрино с водой или камнями в непосредственной близости от детектора. В исследовательской инфраструктуре также будут размещены приборы для других наук, таких как морская биология , океанография и геофизика, для долгосрочного онлайн-мониторинга глубоководной среды и морского дна на глубине нескольких километров.
После полного завершения исследовательская инфраструктура KM3NeT будет состоять из нескольких крупных субдетекторов. Сначала два из них, вместе составляющие детектор ARCA, действительно сформируют телескоп, ищущий далекие источники нейтрино. Другой субдетектор - ORCA - будет оптимизирован для измерения свойств самого нейтрино. В этом смысле ORCA - детектор физики нейтринных частиц.
Дизайн
В будущем и в ожидании финансирования полный нейтринный телескоп будет содержать порядка 12000 устойчивых к давлению стеклянных сфер, прикрепленных примерно к 600 струнам. На текущем этапе строительства телескоп будет состоять из 345 струн, 230 в детекторе ARCA и 115 в детекторе ORCA. Каждая струна удерживает 18 сенсорных сфер, прикрепленных к морскому дну и поддерживаемых поплавками. Каждая сфера, называемая «цифровым оптическим модулем» (DOM), имеет диаметр около 17 дюймов (43 см), содержит 31 3-дюймовую (7,6 см) фотоумножительную трубку с поддерживающей электроникой и подключена к берегу через широкополосный канал. оптическая сеть. Вместе детектор ARCA и ORCA содержит 6210 DOM.
На берегу каждого места установки KM3NeT ферма компьютеров будет выполнять первый фильтр данных в поисках сигнала космических нейтрино, прежде чем передавать данные в центральный центр обработки данных KM3NeT для хранения и дальнейшего анализа учеными KM3NeT.
На площадке KM3NeT-It, на глубине 3400 м, находится детектор ARCA ( Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss ) с более широко расположенными DOM, оптимизированными для обнаружения космических нейтрино высоких энергий в диапазоне ТэВ – ПэВ. Его струны имеют длину 650 м, расстояние между ними составляет 90 м. [1] : 3 [2] : 21
На площадке KM3NeT-Fr, на глубине 2475 м, находится детектор ORCA ( исследование колебаний с помощью Cosmics in the Abyss ), более компактный массив с более близко расположенными датчиками, оптимизированный для атмосферных нейтрино в диапазоне ГэВ. Он будет состоять из 115 строк в 20-метровой треугольной сетке с 9-метровым интервалом между DOM в строке. В целом, диаметр установки составляет около 210 м, длина струн - 200 м. [2] : 6
Строительство
Конструкция нейтринного телескопа KM3NeT очень модульная, и конструкция может быть поэтапной во времени. В 2012 году начался первый этап реализации исследовательского комплекса KM3NeT со строительства инфраструктуры морского дна на площадках KM3NeT-Fr и KM3NeT-It. Прототип цифрового оптического модуля KM3NeT (KM3NeT-DOM) успешно собирал данные более года в составе телескопа ANTARES . Площадка установки KM3NeT-Fr рядом с телескопом АНТАРЕС готовится к установке в 2019 году первых струн для детектора ORCA по физике нейтринных частиц. На сайте KM3NET-It первый прототип KM3NeT-строки успешно собирал данные около года. В 2016 и 2017 годах были установлены первые полные гирлянды детектора ARCA. В 2018 году подводная кабельная сеть была остановлена. В начале 2019 года временное исправление оживило сеть и первую нитку. Кабельная сеть на объекте модернизируется для установки двух субдетекторов по 115 струн каждый для ARCA. В феврале 2020 года была завершена первая очередь детектора ORCA с установкой шестой струны. Вместе ARCA и ORCA образуют вторую фазу построения KM3NeT.
Кроме того, проект под названием SMO предоставит KM3Net акустическое обнаружение (гидрофоны), чтобы помочь с мониторингом положения струн в воде. Эта технология в настоящее время также проходит испытания на предмет возможного нового способа наблюдения нейтрино с помощью акустических волн. [3] [4] [5]
Отношение к другим нейтринным телескопам
При разработке детектора нейтрино KM3NeT опирается на опыт трех пилотных проектов в Средиземном море: детектор ANTARES , проект нейтринной средиземноморской обсерватории (NEMO) и проект NESTOR . В рамках проектов NEMO и NESTOR выполнялись исследовательские и опытно-конструкторские работы для нейтринного телескопа, но указанные телескопы так и не были построены (за исключением некоторых небольших прототипов). Телескоп АНТАРЕС был завершен 30 мая 2008 года и стал крупнейшим нейтринным телескопом в Северном полушарии. В южном полушарии, в Антарктиде, уже работает нейтринная обсерватория IceCube . Вместе IceCube и KM3NeT будут наблюдать за всем небом и сформируют глобальную нейтринную обсерваторию.
Галерея
Прототип KM3NeT DOM установлен в измерительной линии Antares нейтринного телескопа. DOM работает с апреля 2013 года.
Рекомендации
- Рианна Кушнер, Антуан (4 июля 2016 г.). Поиски нейтрино высоких энергий в Средиземном море: исследование Вселенной с помощью ANTARES и KM3NeT / ARCA (PDF) . XXVII Международная конференция по нейтринной физике и астрофизике . Лондон.Видео доступно на Neutrino Conference 2016 - Monday (часть 1) на YouTube .
- ^ а б Койл, Паскаль (6 июля 2016 г.). Определение иерархии масс нейтрино с помощью KM3NeT / ORCA (PDF) . XXVII Международная конференция по нейтринной физике и астрофизике . Лондон.Видео доступно на конференции Neutrino 2016 - среда (часть 2) на YouTube .
- ^ "Laboratori Nazionali del Sud - Многопрофильные подводные обсерватории" .
- ^ Альт, S .; Aiello, S .; Амели, Ф .; Anghinolfi, M .; Barbagallo, G .; Барбарино, Г .; Barbarito, E .; Barbato, F .; Bellotti, G .; Beverini, N .; Бьяджи, С. (2014). «Система подводного акустического позиционирования для проектов SMO и KM3NeT - Italia» . Материалы конференции AIP. 1631 . Созополь, Болгария: 134–137. DOI : 10.1063 / 1.4902790 . Цитировать журнал требует
|journal=
( помощь ) - ^ Виола, Сальваторе; Ардид, Мигель; Бертен, Винсент; Лахманн, Роберт; Пеллегрино, Кармело; Риккобене, Джорджио; Салдана, Мария; Сапиенца, Пьера; Симеоне, Франческо (18.08.2016). «Акустическая система позиционирования для KM3NeT» . Материалы 34-й Международной конференции по космическим лучам - PoS (ICRC2015) . Гаага, Нидерланды: Sissa Medialab: 1169 DOI : 10,22323 / 1.236.1169 .
дальнейшее чтение
- Adrián-Martínez, S .; и другие. (24 июня 2016 г.). «Письмо о намерениях на KM3NeT 2.0» . Журнал Physics G . 43 (8): 084001. arXiv : 1601.07459 . Bibcode : 2016JPhG ... 43h4001A . DOI : 10.1088 / 0954-3899 / 43/8/084001 .
- Адкок, К. (24 июня 2016 г.). «KM3NeT: следующая большая вещь в физике нейтрино» . JPhys + .
Внешние ссылки
- Официальный веб-сайт
- Канал KM3NeT на YouTube