Нейтринные обсерватории регистрируют черенковское излучение, которое возникает, когда нейтрино, проходящее через Землю, ударяется о ядро атома, создавая быстро движущиеся частицы. В настоящее время самым большим устройством этого типа является IceCube , в котором используются многочисленные фотодетекторы, подвешенные на веревках, опущенных глубоко в лед на Южном полюсе. Вся площадь составляет 1 км3.
В 2013 году IceCube зарегистрировал первые нейтрино из-за пределов нашей галактики.
По словам Элизы Рескони из Мюнхенского университета, которая возглавляет P-ONE, результаты, полученные на данный момент IceCube, показывают, что необходимы дополнительные нейтринные обсерватории и расширение самого IceCube. «Мы накануне нейтринной астрономии. Однако если он будет основан на одной обсерватории, на его разработку уйдет очень много времени, возможно, даже десятилетия».
P-ONE должен состоять из 7 групп по 10 тросов с датчиками. Общий объем – 3 км3. Благодаря тому, что она будет больше, обсерватория сможет улавливать более редкие нейтрино с большей энергией. Он будет наиболее чувствительным в диапазоне десятков тераэлектронвольт, в то время как IceCube способен регистрировать нейтрино с энергией порядка одного ТэВ. P-ONE также будет наблюдать за другой частью неба, улавливая в основном нейтрино южного полушария. Однако объем работ обеих обсерваторий будет частично совпадать, поэтому можно будет независимо проверять наблюдения.
Новая обсерватория будет расположена на глубине около 2,6 км в бассейне Каскадия, примерно в 200 км от побережья Британской Колумбии. Его строители хотят использовать уже существующую инфраструктуру. Компания Ocean Networks Canada использует 800 км кабелей, по которым поступают и передаются данные с исследовательских центров океанского дна.
Первые эксперименты на этом участке начались в 2018 году, когда были опущены две сенсорные линии, и было обнаружено, что выбранный участок имел подходящие оптические свойства для обнаружения нейтрино. В настоящее время P-ONE планирует сбросить дополнительный стальной трос, содержащий спектрометры, лидары и мюонные детекторы. В конце 2023 года должна быть установлена первая часть обсерватории – кольцо из 7 линий длиной в километр. Если это удастся, ученые подадут заявку на грант в размере 50-100 миллионов долларов на завершение обсерватории. Затраты на персонал потребуют еще 100 миллионов долларов.
Рескони надеется, что строительные работы P-ONE будут завершены к 2030 году, но признает, что это очень амбициозный план. Главное неизвестное – работа датчиков в условиях высокого давления, соли и морских обитателей.
Это не первая идея разместить нейтринную обсерваторию в море. Уже в 2014 году должен был начать работу KM 3 NeT, расположенный в Средиземном море. Пока проложены только 2 из 230 тросов. В настоящее время планируется начать работу в 2026 году. В свою очередь, у берегов Франции строится еще один детектор. Из запланированных 115 линий пока введено только 6. Ввод в эксплуатацию запланирован на 2024 год.
По словам Рескони, одна из самых больших трудностей при создании нейтринных обсерваторий – это отсутствие должным образом подготовленных специалистов. Физики многое делают самостоятельно. Например, построенные ими коробки, которые используются для подключения кабелей на морском дне, вышли из строя. Ученый надеется, что благодаря опыту сотрудников Ocean Networks Canada дальнейших ошибок удастся избежать. Благодаря команде из 30-40 человек, задействованных в строительстве инфраструктуры, физики могут позаботиться о научной стороне проекта.
