Новости коллабораций ANTARES и KM3NeT

Несмотря на трудности, связанные с COVID-19, соединительная коробка установки ARCA и пять регистрирующих блоков (detection unit, DU) готовы к установке. Судно, с помощью которого в течение недели будет проводиться морская операция по монтажу установки, отправится в путь из порта Мальты 8 апреля.

 

Два регистрирующих блока в Неаполе

 

Три регистрирующих блока в Катании

 

… и соединительная коробка, ожидающая своей очереди в Катании:

 

 

Новости коллаборации BAIKAL-GVD

Очень важные персоны на озере Байкал. 13 марта министр науки и высшего образования РФ Валерий Фальков посетил ледовый лагерь телескопа BAIKAL-GVD. Его сопровождали директор ОИЯИ (Дубна) Григорий Трубников, директор ИЯИ РАН (Москва) Максим Либанов и губернатор Иркутской области Игорь Кобзев. Излишне говорить о том, что все они были окружены толпой помощников и журналистов. Здесь же Трубников и Фальков подписали Меморандум о сотрудничестве между ОИЯИ и Министерством науки и высшего образования по развитию Байкальского нейтринного телескопа.

 

Игорь Белолаптиков (слева) объясняет устройство телескопа министру Валерию Фалькову (посередине, в красной куртке с капюшоном), директору ОИЯИ Григорию Трубникову (слева от Валерия Фалькова, человек в солнцезащитных очках), губернатору Игорю Кобзеву (слева от Григория Трубникова), директору ИЯИ РАН Максиму Либанову (второй справа, а рядом с ним, правее, Жан-Арыс Джилкибаев).

 

Директор ОИЯИ Григорий Трубников и министр Валерий Фальков подписывают Меморандум о сотрудничестве между ОИЯИ и министерством. Посмотрите-ка, что за причудливый стол изо льда!

 

Министр пилит лед! В руках у него маленькая пила, которой выпиливают отверстия во льду размером 1х1 м2 для последующей установки гирлянды.

 

Ну а эта пила слишком тяжелая для ручного использования! Она прорезает во льду от берега к детектору многокилометровую щель, сквозь которую по дну прокладывают береговой кабель. Справа налево: министр, директор ИЯИ РАН и губернатор. Слева: Дмитрий Наумов (Дубна).

 

Владимир Айнутдинов (ИЯИ РАН) тестирует один из электронных модулей.

 

Закат на озере Байкал всегда впечатляет. Автор всех фотографий, которые вы здесь увидели, — Баир Шайбонов из ОИЯИ (Дубна). На фотографиях внизу: две лебедки на фоне заката и сам Баир с заходящим солнцем на ладони.

 

 

Баир с вечерним солнцем

 

Сейчас байкальская зимняя экспедиция подходит к концу. Почти полностью развернут один новый кластер (восьмой), а через несколько дней будет установлен и «пробный кластер», состоящий из одной гирлянды с вертикальными оптоволоконными кабелями вместо медных.

Телеканал РОССИЯ 24 снял не только репортаж о визите министра, но и замечательный 26-минутный фильм «Космос в кубе». Его можно посмотреть здесь: Космос в кубе. Специальный репортаж – Россия 24 - YouTube.

 

Новости коллаборации IceCube

Раз уж разговор зашел о красивых закатах, то Южный полюс вполне может составить Байкалу конкуренцию. Следующие фотографии сделаны с помощью телеобъектива.

Солнце высвечивает силуэты Лаборатории темного сектора, Обсерватории Мартина А. Померанца (MAPO) и радиотелескопов. Вдалеке слева — антарктическая станция.

 

С 17 по 26 марта коллаборация IceCube провела свое весеннее совещание. Нет необходимости говорить, что оно проходило онлайн.

На совещании было представлено большое количество отчетов о завершающих стадиях анализов различных данных. Похоже, что нас ждет богатый на публикации год. Многие из обсуждавшихся результатов будут представлены на Международной конференции по космическим лучам (ICRC). Коллаборация заявила на ICRC рекордные 90 выступлений.

Хорошо продвигается подготовка к модернизации IceCube (7 гирлянд с плотным оснащением в центре детектора DeepCore). Уже собраны 100 из 300 запланированных оптический модулей типа D-Egg (модули следующего поколения в форме вытянутого эллипсоида). Внутри этих модулей расположились два восьмидюймовых ФЭУ: один смотрит вверх, другой — вниз (отсюда D — dual optical sensors. — Прим. перев.). Одновременно готовится производство 400 оптических модулей mDOM (multi-PMT digital optical module) (в каждом 24 трехдюймовых ФЭУ). Первый модуль mDOM был собран и успешно протестирован 15 февраля 2020 года.

 

Первая партия модулей D-Egg из Тибы

 

Первый собранный в DESY модуль mDOM

Из-за COVID-19 был отменен сезон полевых работ 2020/21. Теперь проект модернизации сдвинулся на один год, и работы будут проводиться в сезон 2023/24.

Нейтринная радиообсерватория в Гренландии RNO-G (Radio Neutrino Telescope in Greenland) (см. J. A. Aguilar et al., 2021 JINST 16 P03025 и arXiv:2010.12279) хотя и не является пока частью IceCube, но имеет прямое отношение к возможному расширению проекта IceCube-Gen2 в радиодиапазоне. RNO-G будет первым радиодетектором «промышленного масштаба» по изучению нейтринных сигналов во льду, целью которого станет измерение нейтрино выше 10 ПэВ. На графике — RNO-G, вид сверху.

 

Схема планируемого расположения RNO-G на территории высотной станции в Гренландии. Шаг элементов решетки — примерно 1 км. Одна станция (оранжевый круг) включает в себя три типа антенн: антенны вертикальной и горизонтальной поляризации плюс наземные логопериодические дипольные антенны (LPDA) — и три калибровочных импульсных генератора, расположенных как глубоко во льду, так и на поверхности.

 

Предполагается, что строительство установки RNO-G будет продолжаться три сезона. Работы, запланированные на этот год, находятся в режиме ожидания (начало в мае 2021 года). Оборудование для десяти станций завезено.

 

Новый руководитель IceCube

В январе 2021 года коллаборация IceCube выбрала нового руководителя. Им стал Игнасио Табоада (Ignacio Taboada) из Технологического института Джорджии. Он принимает дела от Даррена Гранта (Darren Grant), который занимал эту должность два срока (4 года подряд). Спасибо Даррену за прекрасную работу и удачи Игнасио!

 

Игнасио Табоада

 

Публикации

Коллаборация ANTARES опубликовала в сети работу “A search for neutrinos from the Tidal Disruption Event AT2019dsg with the ANTARES Telescope” (arxiv.org).

Поводом к исследованию послужило нейтринное событие IC191001A (трек мюона), зарегистрированное на IceCube 1 октября 2019 г. и с высокой вероятностью имеющего астрофизическое происхождение. Вскоре после этого было отмечено, что наиболее вероятным явлением, взаимосвязанным с трековым событием на IceCube, является событие приливного разрушения (tidal disruption event, TDE) AT2019dsg из наблюдений ZTF (см. также выпуск бюллетеня GNN Monthly за прошлый месяц). Используя данные, собранные после обнаружения этого TDE (апрель 2019 г.), участники эксперимента ANTARES исследовали местоположение события AT2019dsg (прямое восхождение 314.26°, склонение 14.20°) с целью поиска пространственной кластеризации событий выше известного фонового ожидания в соответствии с несгруппированным подходом отношения максимальных правдоподобий.

Как видно из рисунка ниже, только одно из зарегистрированных на ANTARES событий находится в пределах 5° от TDE. Этот результат согласуется с фоном и даёт верхний предел нормировки потока нейтрино одного аромата для нейтринного спектра E^-2_ν: 1.0 x 10^-7 GeV^-1 cm^-2 s^-1.

Распределение событий, зарегистрированных на установке ANTARES, в экваториальных координатах вокруг местоположения события AT2019dsg. Сплошная оранжевая линия показывает расстояния в один и пять градусов от положения источника, обозначенного серой звёздочкой. Только одно трековое событие (синяя точка) зарегистрировано в пределах 5° от TDE. Синий штриховой круг, охватывающий местоположение события, показывает оценку угловой ошибки восстановленного направления.

 

Коллаборация KM3NeT направила в журнал EPJ C работу “Determining the Neutrino Mass Ordering and Oscillation Parameters with KM3NeT/ORCA” (2103.09885.pdf (arxiv.org)).

Работа посвящена изучению чувствительности установки KM3NeT/ORCA к осцилляциям атмосферных нейтрино. Описывается восстановление, отбор и классификация событий. Оценка чувствительности для определения иерархии масс нейтрино по данным, собранным за три года, даёт значение 4.4σ при прямой иерархии и 2.3σ при обратной. Оценённая точность измерения величин Δm²₃₂ и θ₂₃ составляет 85 · 10⁻⁶ eV² и (+1.9/−3.1)° для прямой иерархии масс нейтрино и 75 · 10⁻⁶ eV² и (+2.0/−7.0)° для обратной (см. рисунок). Наконец, с помощью сопоставления скорости счёта (анти) ν_τ-событий с ожиданием в данной модели можно проверить унитарность 3 × 3 матрицы смешивания лептонов. Набранных за три года данных оказалось достаточно, чтобы исключить на уровне 3σ изменения скорости счёта (анти) ν_τ-событий выше 20%.     

 

Ожидаемая точность измерения величин Δm232 и θ23 при прямой (а) и обратной (б) иерархии масс нейтрино по данным за три года на уровне достоверности 90% (красная линия) в сравнении с результатами других экспериментов. Параметры осцилляции, использованные в качестве нулевой гипотезы при обзоре (чёрный крест) взяты с сайта www.nu-fit.org.

Коллаборация IceCube опубликовала в журнале Nature (Vol. 591, 220, 11 марта 2021 г.) работу “Detection of a particle shower at the Glashow resonance with IceCube” (готовится версия для сайта arXiv). Резонанс Глэшоу описывает резонансное рождение W^—бозона во взаимодействии высокоэнергетического электронного антинейтрино с электроном при пиковой энергии антинейтрино 6.3 ПэВ в системе покоя электрона (см. рисунок ниже).

 

Энергии таких масштабов недостижимы ни на действующих, ни на планируемых ускорителях частиц, но естественные астрофизические источники предположительно способны производить антинейтрино с энергиями масштаба свыше ПэВ.  В работе сообщается о регистрации нейтринной обсерваторией IceCube каскада высокоэнергетических частиц, возникновение которого вполне может быть связано с резонансом Глэшоу (см. следующий рисунок).

 

Изображение события-кандидата на каскад Глэшоу

 

Измеренная энергия ливня составила 6.05 ± 0.72 ПэВ, как видно из приведённого рисунка:

Восстановленная апостериорная плотность вероятности и ожидаемые распределения энергии по данным моделирования методом Монте-Карло. a) Апостериорная плотность вероятности видимой энергии для данного события с учётом систематических неопределённостей, связанных со льдом и глобальной энергетической шкалой детектора. b) Ожидаемые из моделирования методом Монте-Карло (MC) распределения событий по видимой энергии адронов из распада W-бозона (GR h., синяя линия), электрона из распада W-бозона (GR e., оранжевая линия), взаимодействий по каналу заряженного тока (CC, красная линия) и взаимодействий по каналу нейтрального тока (NC, зелёная линия) за период реального времени 4,6 лет. Использованы следующие предположения: отношение потоков нейтрино к потокам антинейтрино = 1:1, отношение ароматов 1:1:1 на Земле, астрофизический спектр согласно измеренному IceCube диффузному потоку и сечения в соответствии с первым из трёх рисунков. Учитывается также и влияние допплеровского уширения на резонанс Глэшоу.

 

Наличие особенностей, соответствующих рождению вторичных мюонов в ливне частиц, указывает на адронный распад резонансного W^— бозона, подтверждает астрофизическую природу источника и уточняет местоположение по направлению. Полученное указание на резонанс Глэшоу позволяет предположить наличие электронных антинейтрино в астрофизическом потоке, а также дополнительно подтверждает Стандартную модель физики частиц. Его уникальная сигнатура показывает, как можно отличить нейтрино от антинейтрино и таким образом определить астрономические ускорители, порождающие нейтрино в адрон-ядерных или фотоадронных реакциях при наличии или отсутствии сильных магнитных полей. Само по себе знание как аромата (электронное, мюонное или тауонное нейтрино), так и лептонного заряда (нейтрино или антинейтрино) будет способствовать дальнейшему успешному развитию нейтринной астрономии.

 

Конференции

Международная конференция по нейтринным телескопам очень большого объема VLVNT (Very Large Volume Neutrino Telescope)

К концу марта на конференцию VLVNT, которая пройдет с 18 по 21 мая, зарегистрировались около 120 участников. Регистрация продолжается. Срок подачи материалов на сайте закончился (были заявлены 82 работы), но до 6 апреля всё еще можно напрямую подать тезисы на следующий электронный адрес: Адрес электронной почты защищен от спам-ботов. Для просмотра адреса в вашем браузере должен быть включен Javascript..

 

Международная конференция имени Марселя Гроссмана

С 5 по 9 июля 2021 года в виртуальном формате состоится 16-я Международная конференция имени Марселя Гроссмана (the 16th Marcel Grossmann Meeting, MG16) по новейшим достижениям в области теоретической и экспериментальной общей теории относительности, астрофизики и релятивистской теории поля. Узнать больше вы можете на сайте: http://www.icra.it/mg/mg16. Регистрация открыта. Тезисы можно подавать до 15 апреля. Среди выступающих на пленарном заседании будет Фрэнсис Хальзен (Francis Halzen) с докладом «IceCube: космические нейтрино и многоканальная астрономия». Параллельно будет проходить совещание секции регистрации высокоэнергетичных астрофизических нейтрино Н2 (High Energy Astrophysical Neutrino Detection) под руководством Тонино Капоне (Tonino Capone). Он приглашает представителей нашего сообщества подавать заявки на выступление.

 

Международная конференция по космическим лучам ICRC

На конференцию уже заявлены около 1400 работ. Ожидается участие 1500—2000 человек, поэтому организационные взносы могут быть существенно снижены. Регистрация всё еще открыта. Участие для студентов бакалавриата бесплатное.

Срок подачи заявок на соискание премии Йодха (Yodh Prize) продлен до 30 апреля.

https://icrc2021.desy.de/participate/

 https://icrc2021.desy.de/awards_amp_prizes