Уникальные научные установки

Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп (УСУ-БПСТ)

УНУ создана в 1967 году

Данная УНУ была поддержана в рамках мероприятия 1.8 ФЦП «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007-2013 годы»
Адрес
Руководитель работ
  • 👤Лидванский Александр Сергеевич
  • 📞 (499) 135-4072; факс (499) 135-4072
  • lidvansk@lebedev.ru
Сведения о результативности за 2016 год (данные мониторинга)
Участие в мониторинге Число организаций-пользователей, ед. Число публикаций, ед. Загрузка в интересах внешних организаций-пользователей, %
да415100.00
Базовая организация

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки «Институт ядерных исследований Российской академии наук»

Информация об уникальной научной установке (УНУ)

Баксанский подземный сцинтилляционный телескоп к настоящему времени представляет собой комплекс установок для исследований в области астрофизики, нейтринной физики, физики космических лучей, гамма-астрономии и смежных научных дисциплин. В 1978 г. осуществлен запуск 3200-канального подземного сцинтилляционного телескопа (ПСТ), одной из крупнейших подземных установок того времени. В 80 - 90-х годах начата его модернизация - установлен дополнительный регистрирующий слой, изготавливается вторая линия регистрации событий, ведется строительство установки "АНДЫРЧИ" над телескопом и мюонного детектора под установкой "КОВЕР". БПСТ - многоцелевая подземная установка, предназначенная для решения большого круга проблем астрофизики, физики элементарных частиц и космических лучей (к.л.). Телескоп расположен в горной выработке объемом 12000 куб. метров на расстоянии 550 м от начала горизонтального тоннеля. Эффективная толщина грунта над телескопом составляет 850 гг/кв. см. Установка представляет собой четырехэтажное здание с площадью основания (16,7 * 16,7) кв. м и высотой 11,1 м. Здание телескопа собрано из бетонных блоков толщиной 0,8 м, выполненных из низко радиоактивного бетона на основе ультраосновных пород (дуниты). Межэтажные перекрытия толщиной 0,8 м засыпаны мелкими фракциями щебня из дунита (150 г/см2). Шесть внешних и два внутренних регистрирующих слоя (четыре горизонтальных и четыре вертикальных слоя) изготовлены из стандартных жидкостных сцинтилляционных детекторов. Общее количество детекторов - 3 180, а общий вес сцинтиллятора в них - 330 тонн. Информация от регистрирующих устройств, а также от систем абсолютного и относительного времени поступает по каналу прямого доступа в ЭВМ. Каждые 900 сек вся накопленная и предварительно обработанная информация передается по оптоволоконному кабелю на сервер. На телескопе одновременно работает около десятка диагностических программ, которые позволяют иметь информацию о работоспособности всех систем телескопа. В комплекс установок входят также установка «Ковер-2» и низкофоновые лаборатории для измерений радиоактивной чистоты материалов. Установка «Ковер-2» состоит из центральной части (400 жидкостных сцинтилляционных детекторов общей площадью 200 кв. м, шести выносных пунктов имеющих по 9 кв. м сцинтилляторов и мюонного детектора из пластических сцинтилляторов общей площадью 175 кв. м. К установке Ковер относятся также стандартный нейтронный монитор. В декабре 2008 года в Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН было завершено создание и осуществлён ввод в эксплуатацию уникальной подземной низкофоновой лаборатории глубокого заложения НЛГЗ-4900. Лаборатория расположена на расстоянии 3700 метров от входа в горизонтальные штольни  подземного комплекса Обсерватории в горной выработке размерами 6х6х40 куб. м.  Толща горы над лабораторией соответствует  4900 метров водного эквивалента. Горные породы снижают поток космических лучей  в 107 раз. В состав лаборатории входят две смежные низкофоновые комнаты и шесть  обычных рабочих помещений со стенами из листовой стали. Стены, двери, полы и потолки низкофоновых комнат изготовлены из 250 мм полиэтилена + 1мм Cd +150 мм высокочистого Pb (внутренний слой). Полные массы защитных материалов равны соответственно 30 т,  1т  и 190 т. Наружные и внутренние поверхности комнат облицованы стальным листом толщиной 3 мм. Размеры внутреннего  защищённого рабочего объёма  составляют 2.5х2.5х3.3 куб. м. Потоки γ-квантов и нейтронов от распадов природных долгоживущих радиоактивных элементов в горных породах, окружающих лабораторный зал, снижены в рабочем объёме низкофоновой комнаты в сотни раз.

Главные преимущества, обоснование уникальности установки, в том числе сопоставление УНУ с существующими аналогами

Сочетание крупной подземной и наземной установок Андырчи-БПСТ является единственным в нашей стране. Если говорить о всем остальном мире, то в настоящее время только расположенные в Антарктиде подземные детекторы мюонов и нейтрино AMANDA и Ice Cube имеют наземные установки для регистрации широких атмосферных ливней. Устранение в большом рабочем помещении космических лучей и излучений естественных радиоактивных элементов от окружающей среды, являющихся главными источниками фона детекторов ионизирующих излучений, открывает новые перспективы в исследованиях чрезвычайно редких ядерно-физических процессов с использованием массивных мишеней. Особенно следует отметить, что рядом с УСУ БПСТ находятся Галлий-Германиевый нейтринный телескоп для регистрации солнечных нейтрино, геофизическая лаборатория Института Физики Земли РАН с высокоточной магнитовариационной станцией, Гравитационная антенна и Интерферометр для геофизических исследований ГАИШ МГУ. Все это вместе взятое делает БНО ИЯИ РАН совершенно уникальным научным центром по богатству и разнообразию научных программ и создает прекрасные возможности для междисциплинарных исследований.

Основные направления научных исследований, проводимых с использованием УНУ

  • физика элементарных частиц, физика высоких энергий, космология;
  • нейтринная астрофизика, нейтринная и гамма-астрономия, физика космических лучей;
  • разработка и создание нейтринных телескопов в низкофоновых подземных лабораториях для исследования природных потоков нейтрино и других элементарных частиц;
  • двойной бета-распад;
  • поиск темной материи.

Наиболее значимые научные результаты исследований

1) По данным работы БПСТ и российско-итальянской установки LVD (Гран Сассо, Италия) в течение 37 лет (1977-2014) получено самое строгое в мире экспериментальное ограничение на полную частоту нейтринных всплесков от гравитационных коллапсов звёзд в Галактике, в том числе в областях сильного поглощения, недоступных для наблюдения обычными методами. 2) Проведен поиск в данных БПСТ избытка энергичных нейтрино, приходящих в направлении от Солнца, и получено одно из лучших в мире ограничений на величину эффекта, ожидаемого от аннигиляции массивных частиц темной материи, аккумулированных в центре Солнца. 3) На установке «Ковер-2» установлен и в 2015 году вводится в эксплуатацию уникальный мюонный детектор площадью 410 кв. м. Через год работы детектора (конец 2016 – 2017 г.) должна быть достигнута лучшая в мире чувствительность к астрофизическим фотонам с энергиями порядка 100 ТэВ (как для точечных источников, так и для диффузного фона). Этой точности будет достаточно для проверки нескольких основных сценариев галактического происхождения зарегистрированных в 2013 г. экспериментом IceCube астрофизических нейтрино высоких энергий. 4) В низкофоновой лаборатории глубокого заложения БНО в эксперименте по поиску солнечных аксионов, взаимодействующих с ядрами криптона, было получено лучшее в мире ограничение на массу адронного аксиона. 5) На установке «Ковер» открыты и исследованы спорадические вариации интенсивности вторичных космических лучей во время гроз. Показано, что в некоторых случаях высота генерации дополнительных частиц в этих событиях лежит высоко в стратосфере. Для этих случаев наблюдение с помощью удаленных (до 75 км) видеокамер позволило получить прямое доказательство существования нового типа медленного высотного разряда на убегающих электронах в атмосфере (аналог тлеющего разряда). Обнаружены корреляции таких событий с геомагнитными пульсациями.

361609, пос. Нейтрино, Эльбрусский р-н, гора Андырчи
📷

Перечень объектов в составе УНУ (2)

Наименование Изготовитель Страна Год выпуска Количество единиц
Комплекс подземных низкофоновых лабораторий
Назначение, основные характеристики
Институт ядерных исследований Российской Академии наук Россия 1975 3
Подземный сцинтилляционный телескоп
Назначение, основные характеристики
Институт ядерных исследований Российской Академии наук Россия 1980 1

Услуги (2)

Для подачи заявки на оказание услуги щелкните по ее наименованию.
Наименование Приоритетное направление
Измерение содержания радиоактивных элементов в различных материалах
Науки о жизни
Подготовка аспирантов, студентов
Науки о жизни

Методики (2)

Наименование методики Наименование организации, аттестовавшей методику Дата аттестации
Исследование первичного космического излучения и поиск астрофизических источников космического излучения на комплексе установок Баксанской нейтринной обсерватории ИЯИ РАН
Измерение содержания радиоактивных элементов в различных материалах

Возврат к списку


0 комментариев

Комментарии отсутствуют!

Вы можете оставить свое сообщение первым.

Написать комментарий