42°48′с.ш. 6°10′в.д. / 42.800°с.ш. 6.167°в.д. / 42.800; 6.167
ANTARES ( A stronomy with a N eutrino T elescope and Abyss environmental RES research project) — это детектор нейтрино, расположенный на глубине 2,5 км под Средиземным морем у побережья Тулона , Франция . Он предназначен для использования в качестве направленного нейтринного телескопа для обнаружения и наблюдения потока нейтрино космического происхождения в направлении Южного полушария Земли , в качестве дополнения к детектору нейтрино Южного полюса IceCube , который обнаруживает нейтрино из обоих полушарий. Эксперимент является признанным экспериментом ЦЕРНа (RE6). [1] [2] Другие нейтринные телескопы, предназначенные для использования в близлежащем районе, включают греческий телескоп NESTOR и итальянский телескоп NEMO , которые оба находятся на ранних стадиях проектирования. Сбор данных ANTARES был завершен в феврале 2022 года после 16 лет непрерывной работы. [3]
Массив содержит набор из двенадцати отдельных вертикальных цепочек фотоумножительных трубок. Каждая из них имеет 75 оптических модулей и имеет длину около 350 метров. Они закреплены на дне моря на глубине около 2,5 км, примерно в 70 метрах друг от друга. Когда нейтрино попадают в южное полушарие Земли, они обычно продолжают движение прямо через него. В редких случаях несколько мюонных нейтрино взаимодействуют с водой в Средиземном море. Когда это происходит, они производят мюон высокой энергии . ANTARES работает с помощью своих фотоумножительных трубок, обнаруживая черенковское излучение , испускаемое при прохождении мюона через воду. Используемые методы обнаружения различают сигнатуру «восходящих мюонов», мюонное нейтрино, которое взаимодействовало с веществом под детектором (Землей ) , и гораздо более высокий поток «нисходящих атмосферных мюонов».
В отличие от нейтринных телескопов Южного полюса AMANDA и IceCube , ANTARES использует воду вместо льда в качестве черенковской среды. Поскольку свет в воде рассеивается меньше, чем во льду, это приводит к лучшей разрешающей способности . С другой стороны, вода содержит больше источников фонового света, чем лед ( радиоактивные изотопы калия -40 в морской соли и биолюминесцентные организмы ), что приводит к более высоким энергетическим порогам для ANTARES по сравнению с IceCube и делает необходимыми более сложные методы подавления фона.
Строительство ANTARES было завершено 30 мая 2008 года, через два года после развертывания первой нити. Первоначальные испытания начались в 2000 году. Оборудование, косвенно связанное с детектором, такое как сейсмометр, было развернуто в 2005 году. Первая нитка фотоумножительных трубок была перемещена на место в феврале 2006 года. В сентябре 2006 года была успешно подключена вторая линия. Линии 3, 4 и 5 были развернуты в конце 2006 года и подключены в январе 2007 года. Это был важный шаг, который сделал Antares крупнейшим нейтринным телескопом в Северном полушарии (превзойдя Байкальский нейтринный телескоп ). Линии 6, 7, 8, 9 и 10 были развернуты в период с марта по начало ноября 2007 года и подключены в декабре 2007 года и январе 2008 года. С мая 2008 года детектор работает в полной 12-линейной конфигурации.
Развертывание и подключение детектора осуществляется в сотрудничестве с Французским океанографическим институтом IFREMER , в настоящее время с использованием ROV Victor, а для некоторых прошлых операций — подводной лодки Nautile .
Проект ANTARES дополняет нейтринную обсерваторию IceCube в Антарктиде . Принципы обнаружения двух проектов очень похожи, хотя ANTARES направлен только в сторону Южного полушария. Благодаря своему расположению в Средиземном море, ANTARES более чувствителен к нейтрино с энергией ниже 100 ТэВ в южном небе, регионе, который включает в себя множество галактических источников. ANTARES будет обнаруживать нейтрино из высокоэнергетического происхождения, особенно в диапазоне от 10 10 до 10 14 электронвольт (10 ГэВ - 100 ТэВ ). За многие годы работы он, возможно, сможет составить карту потока нейтрино из космических источников в Южном полушарии. Особый интерес представляло бы обнаружение астрофизических точечных источников нейтрино, возможно, в корреляции с наблюдениями в других диапазонах (например, с источниками гамма-излучения, наблюдаемыми телескопом HESS в Намибии , имеющим общее поле зрения с ANTARES).
Помимо этого аспекта астрофизики частиц, телескоп ANTARES может также решать некоторые фундаментальные проблемы в физике частиц, такие как поиск темной материи в форме аннигиляции нейтралино на Солнце (обычные солнечные нейтрино находятся за пределами энергетического диапазона ANTARES) или в Галактическом центре . Из-за совершенно разных используемых методов его ожидаемая чувствительность является дополнительной к прямым поискам темной материи, выполняемым различными экспериментами, такими как DAMA , CDMS и на LHC . Обнаружение сигналов нейтралино также подтвердило бы суперсимметрию , но обычно не считается очень вероятным на уровне чувствительности ANTARES. Другие возможные «экзотические» явления, которые предположительно могут быть измерены ANTARES, включают нуклеариты или магнитные монополи .
Первые сообщения об обнаружении нейтрино были получены в феврале 2007 года.
Используя данные за 6 лет, поиск точечных источников нейтрино в галактическом центре не обнаружил ни одного. [4] Также были измерены атмосферные нейтринные осцилляции. [5]
Помимо основного оптического детектора космических нейтрино, эксперимент ANTARES также содержит ряд инструментов для изучения глубоководной морской среды, таких как зонды солености и кислорода , профилометры морских течений и приборы для измерения пропускания света и скорости звука. Кроме того, была установлена система камер для автоматического отслеживания биолюминесцентных организмов. Результаты этих инструментов, хотя и важны для калибровки детектора, будут переданы институтам океанологии, участвующим в сотрудничестве ANTARES. Хотя детектор ANTARES содержит акустическую систему позиционирования для выравнивания свободно плавающих линий детекторов, он также содержит отдельную специализированную акустическую систему обнаружения AMADEUS, которая будет включать 6 переоборудованных этажей ANTARES с гидрофонами для оценки возможности акустического обнаружения нейтрино в глубоком море. Первые 3 из этих акустических этажей были включены в линию приборов , остальные 3 — в 12-ю линию.