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Tiefsee-Neutrino-Teleskop am Baikalsee erforscht Geschichte des Universums

© SNA / Kirill SchpizynTiefsee-Neutrino-Teleskop Baikal-GVD
Tiefsee-Neutrino-Teleskop Baikal-GVD - SNA, 1920, 20.03.2021
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Ein einzigartiges Tiefsee-Neutrino-Teleskop Baikal-GVD wurde am Baikalsee gestartet – das größte in der nördlichen Hemisphäre. Mit seiner Hilfe erforscht ein internationales Team von Wissenschaftlern die Geheimnisse des Universums, um seine Struktur besser zu verstehen. Die Hauptrolle spielt dabei das Eis des Baikalsees.
Billionen Neutrinos passieren jede Sekunde unseren Planeten wie Wasser durch ein Sieb. Sie können nicht gestoppt werden, aber es ist durchaus möglich, sie zu verfolgen, wie sowjetische Wissenschaftler bereits herausgefunden haben. Wasser ist so ein Sieb für Neutrinos. Dies ist eine neue Phase in der Entwicklung einer noch sehr jungen Wissenschaft, der Neutrinoastrophysik.
Baikal-GVD ist eine der wenigen Anlagen auf der Welt, die Neutrinos mit ultrahoher Energie nachweisen kann - solche, die aus dem Weltraum auf die Erde gelangen. Ein Neutrino ist ein Teilchen, mit dem man die Geschichte des Universums lesen und herausfinden kann, was vor Millionen und sogar Milliarden von Jahren darin passiert ist.
© SNA / Kirill SchpizynTiefsee-Neutrino-Teleskop Baikal-GVD
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Wie es funktioniert

„Wir fangen Blitze von der Wechselwirkung von Neutrinos mit Baikalwassermolekülen auf. Dies ist Mustererkennung. Das Thema Anerkennung ist jetzt ein Schlüsselmoment für die Sicherheit“, sagte Grigori Trubnikow, Direktor des Vereinigten Instituts für Kernforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften.
Die Wissenschaftler sind sehr daran interessiert, so viele Signale wie möglich von demselben Objekt zu erhalten. Neben Neutrinos kann es sich um sichtbares Licht, hochfrequente Strahlung und eine Gravitationswelle handeln. Das russische Teleskop "Baikal" ergänzt das amerikanische, weil es sich auf einer anderen Hemisphäre befindet. Sie "scannen" ungefähr das gleiche Volumen - ungefähr einen Kubikkilometer, zeichnen jedoch Neutrino-Flüsse auf, die von verschiedenen Hemisphären des Himmels kommen. "Baikal" betrachtet diejenigen, die aus der Erde geflogen sind und sie von der südlichen Hemisphäre "angreifen", und IceCube untersucht dementsprechend Neutrinos, die von der nördlichen Hemisphäre des Himmels auf die Erde gekommen sind.
„Wir wissen, dass elektrisch neutrale Elementarteilchen von Neutrinos bei Kernreaktionen auf der Sonne oder bei nuklearen Zerfällen im Untergrund entstehen können. Sie interagieren praktisch nicht mit der Materie und 'durchbohren' die Erde durch und durch. Das Tiefseeteleskop am Baikalsee zielt jedoch ausschließlich darauf ab, ultrahochenergetische Neutrinos zu untersuchen, die aus dem fernen Weltraum zu uns fliegen“
Oleg Smirnow
Mitarbeiter des Labors für Kernprobleme des Kernforschungsinstituts

Warum wurde der Baikal gewählt

Das Baikal-Neutrino-Teleskop wird in einer Entfernung von 3,5 Kilometern von der Küste im südlichen Becken des Baikalsees installiert. Es wurde aufgrund von Standorten mit einer Tiefe von mehr als einem Kilometer und einzigartig klarem Wasser ausgewählt. Das Teleskop besteht aus sieben am Grund des Sees befestigten Clustern, auf denen sich "Gehänge" von Sensoren befinden. Sie hängen an Kabeln in einer Tiefe von 700 bis 1300 Metern.
Das Europäische Neutrino-Observatorium Antares wurde im Mittelmeer nach dem gleichen Prinzip errichtet. Und an der amerikanischen Antarktisstation, wo die Sensoren direkt in die Eisschale des Südpols eingefroren worden waren, wurde 2010 die IceCube-Installation gestartet. In dieser Hinsicht erwies sich der Baikal jedoch als noch geeigneterer Ort. Das kristallklare Süßwasser und die Abwesenheit von Algen machen das Experiment optimal so rein wie möglich: Die Transparenz des Baikalwassers ermöglicht es, die Richtung des Neutrinos mit optimaler Genauigkeit zu bestimmen. Und starkes Eis im Winter erleichtert die Montage des Geräts. Es ist auch wichtig, dass es in Irkutsk eine große wissenschaftliche Basis in der Nähe gibt.
Vollmond - SNA, 1920, 26.02.2021
Start erster russischer Mondsonde im Oktober 2021 geplant – Roskosmos

Internationale Zusammenarbeit

Das Teleskop am Baikalsee wird seit 2015 von einem internationalen Team gebaut. Drei russische wissenschaftliche Zentren sowie das Institut für Experimentelle und Angewandte Physik der Technischen Universität (Tschechien), die Fakultät für Mathematik, Physik und Informatik der Comenius-Universität (Slowakei), die EvoLogis Gmbh (Deutschland), das Institut für Kernphysik (Polen) beteiligten sich am Projekt.
Der Baikalsee ist mit 1.640 Meter der tiefste und mit 25 Millionen Jahren auch der älteste und zudem wasserreichste Süßwassersee der Erde. Im Winter bildet sich auf dem „Sibirischen Meer“ eine bis zu 110 cm dicke Eisschicht. Rostislav Dvornitsky, ein Wissenschaftler aus der Slowakei, hat sich während seiner mehrjährigen Arbeit an diesem internationalen Projekt sowohl an sibirische Fröste als auch an Schneestürme gewöhnt: „Aber in der Wissenschaft ist es schwierig zu sagen, wer, wo, wie ist. Fast alle von uns kümmern sich um die gleiche Aufgabe."

Forschungsergebnisse

In den kommenden Jahren, wenn die ersten Weltraumdaten verarbeitet werden, wird die Menschheit nicht nur viel über das Universum lernen, sondern auch einzigartige Technologien erhalten, die heute nur Wissenschaftlern zur Verfügung stehen.

„Dies ist die Mikroelektronik, die Energie, Geschwindigkeit, Entfernungen mit fantastischer Genauigkeit messen kann. Ich versichere Ihnen, dass sich all diese Technologien in drei bis vier Jahren zumindest auf die von uns verwendete Elektronik verlagern werden. Das heißt, Telefone, GLONASS- und GPS-Navigatoren, Hochgeschwindigkeitstransporte – all diese Geräte erfordern hochempfindliche Elektronik“

Grigori Trubnikow
Direktor des Vereinigten Instituts für Kernforschung der Russischen Akademie der Wissenschaften
Neutrinos können auch vor Erdbeben warnen, über neue Mineralvorkommen und Umweltprobleme berichten. Parallel zur Untersuchung des Weltraums mit einem Neutrino-Teleskop wird der Zustand des Baikalsees kontinuierlich überwacht.
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