Наука, стоящая за обсерваторией нейтрино, удостоенной Нобелевской премии по физике
Подробнее
Olhar Digital
olhardigital.com.br

Наука, стоящая за обсерваторией нейтрино, удостоенной Нобелевской премии по физике

Франсис Халзен, гражданин США и Бельгии, был удостоен Нобелевской премии по физике 2026 года за его фундаментальную работу по разработке IceCube. Эта обсерватория расположена глубоко во льдах Южного полюса, в Антарктиде, и способна идентифицировать высокоэнергетические нейтрино, предоставляя новую информацию об самых экстремальных средах Вселенной.

Эта тема была затронута в программе «Olhar Espacial» в эту пятницу (30), где физик Алешандре Черман принял участие, чтобы подробно рассказать, как IceCube помогает в исследовании самых интенсивных космических явлений и что могут раскрыть нейтрино. Черман, который является астрономом, доктором теоретической физики, специалистом по данным, преподавателем, лектором и автором восьми книг, также является соавтором образовательной игры «Космический Банк недвижимости», произведенной Estrela Cultural. В настоящее время он руководит отделом астрономии Фонда планетария города Рио-де-Жанейро.

Концепция использования антарктического льда в качестве детектора частиц восходит к 1988 году. После более чем двадцати лет разработки IceCube начал работать в 2010 году. Его структура охватывает около кубического километра льда и состоит из 5160 оптических датчиков, распределенных по 86 вертикальным кабелям, простирающимся на глубину от 1,45 до 2,45 километров.

Нейтрино — это субатомные частицы, не имеющие электрического заряда и обладающие очень малой массой. Генерируемые в различных природных событиях, они способны проходить сквозь небесные тела, такие как планеты и звезды, и даже через человеческое тело, минимально взаимодействуя с материей. По оценкам, примерно сто триллионов таких нейтрино проходят через человека каждую секунду.

Обнаружение этих нейтрино происходит, когда они сталкиваются с атомом, присутствующим во льду, генерируя заряженные частицы. Эти частицы, в свою очередь, испускают короткое голубоватое свечение, известное как черенковское излучение. Датчики улавливают эти сигналы, позволяя исследователям рассчитать энергию и определить направление происхождения частицы.

В отличие от традиционных телескопов, которые работают путем сбора света, IceCube фокусируется на наблюдении частиц. Из-за отсутствия электрического заряда у нейтрино их траектории не изменяются магнитными полями. Это позволяет им указывать на местоположение космических ускорителей, то есть экстремальных сред, способных генерировать частицы с энергиями, намного превосходящими те, что достигаются в наземных лабораториях.

Открытия, сделанные обсерваторией, стимулировали область астрономии нейтрино, которая дополняет наблюдения, проводимые с помощью света и гравитационных волн. IceCube продолжает функционировать и получает постоянные улучшения для увеличения своей способности обнаружения, идентификации новых источников этих частиц и содействия пониманию самых экстремальных явлений Вселенной.

Марсело Зурита, президент Ассоциации астрономии Параиба (APA), член SAB – Бразильского астрономического общества, технический директор Бразильской сети наблюдения метеоров (Bramon) и национальный координатор Asteroid Day Brasil, представляет программу, которая транслируется в прямом эфире каждую пятницу в 21:00 (по времени Бразилиа) на официальных каналах издания на платформах YouTube, Facebook, Instagram, X (ранее Twitter), LinkedIn и TikTok. Оригинальный контент был опубликован в Olhar Digital.

Похожие сюжеты

Учёные исследуют происхождение Вселенной в гигантских пещерах на Южной Дакоте
Подробнее
g1.globo.com

Учёные исследуют происхождение Вселенной в гигантских пещерах на Южной Дакоте

На глубине 1,6 километра под поверхностью в штате Южная Дакота, США, готовятся гигантские пещеры, которые призваны помочь ответить на один из древнейших вопросов человечества — как возникла Вселенная. Доступ к этим пещерам осуществляется через лифт, который доставляет учёных в недра Земли.

Исследователи Проекта Dune продемонстрировали маршрут к подземной лаборатории, построенной для проведения одного из самых амбициозных научных экспериментов в мире. Эти установки расположены в городе Лид и будут оснащены детекторами частиц, способными раскрыть тайны происхождения и эволюции Вселенной. Среди используемых технологий — оборудование, разработанное Университетом штата Кампинас (Unicamp).

Этот репортаж является частью серии «Unicamp 60», которую производит EPTV в честь шестидесятилетия Университета штата Кампинас. В эфире EPTV 2 представлена серия из пяти эпизодов, демонстрирующих, как университет способствует развитию Бразилии через исследования и истории жизни.

Почему лаборатория расположена так глубоко под землей?

Учёные изучают подземные пещеры на глубине 1,6 км в Южной Дакоте, США, где будут установлены детекторы нейтрино Проекта Dune. Эти пещеры были вырыты для размещения детекторов, которые будут анализировать нейтрино — субатомные частицы, настолько трудно наблюдаемые, что их называют «призрачными частицами».

Нейтрино, образующиеся естественным путём в таких явлениях, как ядерные реакции Солнца, проходят сквозь планеты, породы и даже человеческое тело практически без взаимодействия с материей. Глубина лаборатории критически важна, поскольку она блокирует большую часть космической радиации, достигающей поверхности, тем самым снижая помехи при измерениях.

Эксперимент будет проходить следующим образом: ускоритель частиц в Fermilab, лаборатории недалеко от Чикаго, создаст пучок нейтрино. Затем эти частицы пройдут примерно 1300 километров через Землю до Южной Дакоты. Финальная стадия — гигантские детекторы, заполненные жидким аргоном, зарегистрируют редкие моменты взаимодействия нейтрино с материей.

Работы по рытью пещер были завершены в августе 2024 года, и сейчас основное внимание сосредоточено на установке оборудования для проведения эксперимента.

Какова роль Unicamp?

Бразильское участие имеет решающее значение для функционирования детекторов. Исследователи под руководством Unicamp разработали две технологии, которые будут использованы в подземной лаборатории.

Первая технология — система очистки жидкого аргона, предназначенная для удаления примесей, которые могли бы поставить под угрозу результаты. Каждый из четырёх запланированных детекторов будет содержать около 17 тысяч тонн этого вещества. Физик Паскоал Паглиузо, координатор исследований в университете, пояснил: «Исследователи из Бразилии, возглавляемые Unicamp, смогли разработать инновационную методологию очистки жидкого аргона для удаления кислорода и азота».

Вторая технология — это X-Arapuca, устройство, которое улавливает световые сигналы, возникающие при взаимодействии нейтрино с аргоном. Поскольку такие взаимодействия крайне редки, сбор максимально большого количества информации жизненно необходим для исследования. По словам физика Аны Амелии Бергамини Мачадо из Unicamp, сигналы, фиксируемые датчиками, позволяют измерять свойства частиц, например, их энергию.

Помимо Unicamp, в проект вовлечены специалисты из ряда других учреждений, включая Федеральный университет Сан-Карлос (UFSCar), Университет Сан-Паулу (USP) в Сан-Карлосе, Федеральный университет Сан-Жуан-дель-Рей (UFSJ), Федеральный университет Алфенас (Unifal), Федеральный университет ABC (UFABC), Аэронавтический технологический институт (ITA), Федеральный технологический университет Параны (UTFPR), Бразильский центр физических исследований (CBPF), Национальный центр исследований энергии и материалов (CNPEM), Центр информационных технологий Ренато Арчера (CTI) и Университет Ливерпуля в Великобритании.

Общий объем инвестиций в мегапроект составляет приблизительно 20 миллиардов бразильских реалов, при этом доля Бразилии оценивается в около 200 миллионов реалов, финансируемых Фондом поддержки исследований штата Сан-Паулу (Fapesp) и Финансирующим агентством исследований и проектов (Finep).

Что учёные надеются обнаружить?

Dune, что в английском языке означает «Глубокоподземный эксперимент с нейтрино», объединяет более 200 учреждений из не менее чем 35 стран и стремится понять свойства нейтрино, которые до сих пор ставят под сомнение основы физики.

Одним из главных вопросов является то, почему материя оказалась преобладающей над антиматерией после Большого взрыва, что позволило сформироваться звездам, планетам и, в конечном итоге, жизни. Паглиузо отметил: «Наиболее принятая модель сообщества о происхождении Вселенной — это Большой взрыв. Но как он произошел и как он развивался до того состояния, в котором Вселенная существует сегодня, остается очень большой загадкой».

Учёные также планируют изучать нейтрино, образовавшиеся в результате взрывов звёзд, что может предоставить сведения о формировании нейтронных звёзд и чёрных дыр. Исследователи прогнозируют, что детекторы смогут начать изучение нейтрино природного происхождения ещё до полной работы пучка, генерируемого Fermilab.

По мнению Паглиузо, проект ищет ответы, выходящие далеко за рамки физики элементарных частиц. Он добавил: «Когда мы задумываемся о Вселенной в игровой форме, мы хотим понять, кто мы, откуда пришли и куда идём».

Обзор Соглашений «Артемида»: принципы, участники и оценка экспертов
Подробнее
gazeta.uz

Обзор Соглашений «Артемида»: принципы, участники и оценка экспертов

Узбекистан 19 октября присоединился к Соглашениям «Артемида», касающимся исследований Луны, Марса, астероидов и комет, став таким образом 77-й страной-участницей. Эти соглашения определяют принципы участия в освоении космического пространства.

Возникновение Соглашений «Артемида»

Вопросы регулирования поведения государств в космосе обсуждались в ООН с конца 1950-х годов. В 1959 году был учрежден Комитет по использованию космического пространства в мирных целях (COPUOS), который в 1967 году разработал Договор по космосу 1967 года. Этот договор установил фундаментальный принцип: космос доступен для изучения всем нациям, однако никто не имеет права объявлять Луну или иные небесные тела своей собственностью.

Соглашения «Артемида» появились спустя полвека и базируются на новой лунной программе США. В декабре 2017 года президент США Дональд Трамп подписал директиву, которая скорректировала задачи американской космической программы, вернув Луну в число приоритетных направлений. В 2019 году программе было присвоено название Artemis, что связано с греческой мифологией, где Артемида является сестрой-близнецом Аполлона, в честь которого названа лунная программа 1960-х годов.

С самого начала новая программа планировалась как совместный проект с привлечением частных компаний и других стран. Тогдашний руководитель NASA Джим Брайденстайн в 2019 году подчеркнул, что поскольку многие страны проявляют интерес к Луне, они не будут действовать в одиночку.

Положение о космических ресурсах

Значимым аспектом американского подхода стало распоряжение Дональда Трампа от 6 апреля 2020 года, которое поддерживало добычу и использование космических ресурсов. Хотя Договор по космосу запрещает национальное присвоение небесных тел, он не регулирует напрямую вопрос извлечения природных ресурсов. Однако в указании утверждалось, что граждане и корпорации США должны обладать правом на коммерческую разведку, добычу и использование космических ресурсов в рамках действующего законодательства. Право на владение, продажу и использование добытых материалов было закреплено в законах США еще в 2015 году. Кроме того, в указе говорилось, что США не считают космос «глобальным общественным достоянием».

Госдепартаменту было поручено добиться международной поддержки этой американской концепции посредством заключения двусторонних и многосторонних соглашений. Впоследствии положения о ресурсах были включены в текст Соглашений «Артемида». Государства, подписавшие эти соглашения, подтвердили, что сам по себе процесс добычи ресурсов не влечет за собой присвоение территории небесного тела. При этом добыча и использование ресурсов должны соответствовать условиям Договора о космосе, включая свободный доступ, получение государственного разрешения и контроль за деятельностью частных фирм, а также предотвращение вредного загрязнения.

Характер Соглашений: политическое обязательство, а не договор

Важно отметить, что Соглашения «Артемида» не являются международным договором и не обладают обязательной юридической силой. Они классифицируются как политическое обязательство следовать общим принципам, многие из которых способствуют практической реализации норм Договора по космосу. Для вступления в силу достаточно, чтобы государство передало свою подпись правительству США. Соглашения не содержат механизмов для урегулирования разногласий в случае нарушения принципов; конкретное межгосударственное взаимодействие оформляется отдельными документами.

Майк Голд, один из авторов соглашений, объяснил, что необязывающий формат был выбран целенаправленно. Это позволило большому числу стран оперативно присоединиться к соглашениям, минуя длительную процедуру ратификации.

Основные принципы Соглашений

Соглашения «Артемида» устанавливают десять принципов, которым участники должны следовать при изучении Луны, Марса, астероидов и комет. Деятельность в рамках этих соглашений должна осуществляться исключительно в мирных целях.

Требования к участникам

Участники обязуются прозрачно обнародовать свою космическую политику и планы, а также предоставлять научные данные общественности. Также они используют единые технические стандарты для обеспечения совместимости оборудования различных стран. Помимо этого, страны берут на себя обязательство оказывать помощь космонавтам в чрезвычайных ситуациях, регистрировать запуски космических объектов и работать над уменьшением количества космического мусора.

Участники также намерены сохранять исторически значимые места высадки на Луне, включая точки посадки «Аполлонов». Добыча космических ресурсов разрешена, но она должна происходить в соответствии с Договором по космосу. Для предотвращения пересечений миссий разных стран вводятся временные зоны безопасности, требующие предварительного уведомления участников о зонах их работы и согласования действий.

Участники и международный контекст

Благодаря присоединению Узбекистана, число участников Соглашения «Артемида» достигло 77. Две ведущие космические державы, Китай и Россия, отказались от вступления в эти соглашения. В Москве американская инициатива подверглась критике еще до ее официального представления. В мае 2020 года, когда в СМИ появились сведения о планах США по добыче ресурсов на Луне, тогдашний глава «Роскосмоса» Дмитрий Рогозин заявил: «Принцип вторжения один и тот же, будь то Луна или Ирак: инициируется создание „коалиции согласных“ [...], а затем, минуя ООН и даже НАТО [...], вперёд к поставленной цели».

Сотрудничество Китая с NASA ограничено законодательством США. С 2011 года действует так называемая поправка Вульфа, которая запрещает использовать средства NASA для двустороннего взаимодействия с Китаем и китайскими компаниями. Китай и Россия развивают собственный проект — Международную научную лунную станцию (МНЛС). Меморандум о создании станции был подписан сторонами в марте 2021 года, и в качестве основы станции должны использоваться китайские аппараты «Чанъэ-7» и «Чанъэ-8». По информации Китайского национального космического управления (CNSA), к апрелю 2025 года к МНЛС присоединились 17 стран и международных организаций, а также свыше 50 научных учреждений.

США не обязывают страны делать выбор между этими двумя проектами, и МНЛС не препятствует подписанию Соглашения «Артемида». В обеих инициативах одновременно участвуют три государства. Первым в декабре 2024 года стал Таиланд, который подписал меморандум о сотрудничестве по МНЛС за восемь месяцев до этого. В июле 2025 года соглашения подписал Сенегал, а в июле 2026 года к ним присоединилась Сербия.

Экспертная оценка Соглашений

Россан Деплано, профессор международного космического права Лестерского университета, полагает, что соглашения крепко опираются на Договор по космосу, предлагая при этом новый метод регулирования. Вместо создания всеобъемлющего договора для деятельности, которой пока мало, государства постепенно формируют правила по мере возникновения реальных миссий.

Тем не менее, Деплано отмечает и недостатки: отсутствие механизма разрешения споров может дать преимущество странам, уже работающим в космосе, перед теми, кто только начинает подготовку.

Элсбет Магилтон, специалист по космическому праву Университета Небраски, видит плюс в необязательном характере соглашений. По ее мнению, такие договоренности легче согласовать, чем полноценный международный договор, что позволяет быстро объединять государства. Соглашения в основном подтверждают существующие нормы и развивают их, а постоянный диалог усиливает доверие и предсказуемость. Магилтон считает, что критика также полезна, поскольку споры стимулируют дальнейшее обсуждение правил.

Мишель Хэнлон, исполнительный директор Центра воздушного и космического права Университета Миссисипи, поддерживает соглашения, но указывает на слабость в детализации принципа учета интересов других государств. Выступая в Конгрессе США, она пояснила, что концепция должного учета подразумевает, что если кто-то занял участок, остальные должны воздерживаться от вмешательства, что дает огромное преимущество тем, кто первым заявит о своем присутствии, и таким образом начинается гонка.

Критики фокусируются в первую очередь на положениях о ресурсах и зонах безопасности. Штефан Хобе, директор Института воздушного, космического и киберправа Кёльнского университета, утверждает, что через эти соглашения США продвигают свое понимание Договора по космосу: «Соглашения „Артемида“ представляют собой попытку американцев без лишнего шума узаконить свой отход от Договора по космосу». По его словам, зоны безопасности — это конкретные области, а приобретение таких зон запрещено Договором по космосу. Хобе также подчеркивает, что текст соглашений не проходил международное обсуждение, а был разработан США.

Франс фон дер Дунк, профессор космического права Университета Небраски-Линкольна, рассматривает соглашения скорее как политическую, а не юридическую проблему. По его мнению, цель США — собрать вокруг своего толкования Договора по космосу в вопросе ресурсов как можно больше государств, чтобы продемонстрировать международному сообществу согласие с американской позицией.

Фабио Тронкетти, специалист по космическому праву Нортумбрийского университета, считает главным риском фрагментацию космического права. Поскольку COPUOS с 1979 года не смог заключить ни одного нового обязывающего договора, ограниченные группы стран начали самостоятельно разрабатывать правила. Соглашения «Артемида», по мнению Тронкетти, являются ярким примером такого подхода, что может привести к применению разных правил в общем пространстве и ослаблению роли ООН как центра развития космического права.

Ученые обнаружили признаки подземного туннеля длиной 50 км на Луне в районе Мариус Хиллс
Подробнее
www.aajtak.in

Ученые обнаружили признаки подземного туннеля длиной 50 км на Луне в районе Мариус Хиллс

Ученые из японского космического агентства JAXA обнаружили признаки наличия подземного туннеля протяженностью около 50 километров в районе Мариус Хиллс на Луне. Эта информация была получена после анализа данных радара, собранных орбитальным аппаратом Kaguya. Исследователи полагают, что если этот туннель существует, он может быть использован в будущем для проживания людей на Луне.

На Луне отсутствует атмосфера и погодные условия, характерные для Земли. Существует риск воздействия вредных лучей из космоса, мелких метеоритов и резких колебаний температуры. Подземный туннель мог бы помочь защититься от этих угроз. Однако на данный момент полная информация об этом туннеле неизвестна, и еще предстоит выяснить, насколько безопасным будет пребывание человека внутри.

В 2009 году орбитальный аппарат Kaguya сделал снимки Луны, на которых в районе Мариус Хиллс был замечен крупный кратер, получивший название Мариус Хиллс Холл. Этот кратер оценивался как примерно 50 метров в ширину и 50 метров в глубину. Данный участок Луны находится в видимой с Земли части. Ученые подозревали, что этот кратер может быть открытым участком большого подземного туннеля, поэтому они проверили радарные данные на предмет наличия крупных пустот под поверхностью Луны.

В Kaguya орбитальном аппарате был установлен прибор Lunar Radar Sounder (LRS), который направлял радарные сигналы к поверхности Луны. Эти сигналы отражались обратно, помогая ученым понять структуру под поверхностью. В 2017 году в научном журнале Geophysical Research Letters была опубликована статья, в которой ученые описали сигналы, указывающие на вероятность наличия больших подземных полостей. Основываясь на этих данных, была выдвинута гипотеза о существовании лавовой трубы длиной около 50 километров. Тем не менее, из-за ограничений радара невозможно было осмотреть каждую часть туннеля, поэтому необходимы дальнейшие исследования для подтверждения его полной длины и структуры.

По мнению ученых, очень давно на Луне происходили извержения вулканов, из которых вытекала горячая лава. Когда лава переставала течь, ее внешняя часть остывала и затвердевала, а внутренняя, более горячая лава продолжала двигаться вперед, формируя длинное подземное туннелеподобное пространство. Такие структуры называются лавовыми трубами. В районе Мариус Хиллс существует множество структур, образовавшихся в результате вулканической активности. Ученые предполагают, что этот туннель может иметь возраст около 3,5 миллиардов лет, и его изучение поможет лучше понять древнюю историю Луны.

Для долгосрочного пребывания людей на Луне критически важна безопасная зона. Сложно защититься от вредных космических лучей и мелких метеоритов. Подземный туннель может обеспечить защиту от этих факторов, а также снизить влияние резких перепадов температуры. Ученые надеются, что в таких местах могут быть обнаружены признаки воды или льда, но пока нет подтверждений наличия воды или льда в этом туннеле. Теперь ученым предстоит определить размер туннеля и прочность его потолка и стен. Только после этого можно будет решить, подходит ли это место для заселения человеком. Если будущие исследования подтвердят эти предположения, этот туннель может стать убежищем для людей на Луне в будущем. На данный момент это открытие является важным шагом в понимании подземных пространств Луны.

Популярное