Лаборатория астрофизики элементарных частиц и гамма-астрономии

Научные результаты:

• Разработаны несколько десятков новых методов исследования космических лучей и гамма-излучения сверхвысоких энергий путем регистрации черенковского и радиоизлучения ШАЛ, а также заряженной компоненты ШАЛ. Эти методы внедрены при проведении измерений, обработке и анализе данных, получаемых в Тункинском астрофизическом центре коллективного пользования.
• Получен большой объем экспериментальных данных о космических лучах, о гамма-излучении Крабовидной туманности и сверхновой Тихо Браге в области сверхвысоких энергий, о многих транзиентных источниках с катастрофическим выделением энергии и т. д.
• Восстановлены с высокой точностью энергетический спектр и массовый состав космических лучей в области энергий 0,1–1000 ПэВ, изучен процесс формирования гамма-всплесков и образования килоновых при слиянии нейтронных звезд, получены оценки массы и энергии выбрасываемой оболочки и определен сценарий формирования вспышек яркой красной новой и т. д. Эти результаты опубликованы в 133 научных изданиях, индексируемых в базах данных Web of Science и Scopus, в том числе в таких высокорейтинговых журналах, как Nature, The Astrophysical Journal, Physics Letters B и др.
• Завершена первая стадия строительства гамма-обсерватории TAIGA с наивысшей чувствительностью среди аналогичных устройств для исследования природных потоков и источников гамма-квантов сверхвысоких энергий и исследования космических лучей в области энергий 0,1–1000 ПэВ.

Внедрение результатов исследования:

• Разработан и введен в строй первый современный российский атмосферный черенковский телескоп установки TAIGA-IACT с диаметром зеркала 4,3 м и камерой на базе 547 ФЭУ, регистрирующей изображение ШАЛ.

• Разработаны низкопороговые черенковские оптические станции установки TAIGA-HiSCORE.

• Разработаны и испытаны в натурных условиях специализированные мюонные счетчики установки TAIGA-Muon.

• Построена и введена в режим постоянного набора данных установка Tunka-Grande на базе 380 сцинтилляционных счетчиков.

• Создана новая установка Tunka-Rex для исследования космических лучей методом регистрации радиоизлучения ШАЛ.

Образование и переподготовка кадров:

• Подготовлены и защищены 8 кандидатских диссертаций.

• Для 28 аспирантов и студентов лаборатории организованы стажировки в ведущих научных центрах России и мира.

• Для 26 молодых ученых из внешних организаций в лаборатории проведена профессиональная переподготовка/повышение квалификации.

• Изданы 3 монографии: «Феномен комплексов активности на Солнце», «Спутниковое декаметровое радиозондирование ионосферных неоднородностей», «Математическое моделирование характеристик сигнала в возмущенном информационном канале».

• Разработаны и внедрены в учебный процесс 26 курсов, в том числе: «Астрофизика высоких энергий», «Нейтринная астрофизика», «Методы радиозондирования неоднородных сред», «Физика Солнечной системы», «Экспериментальные методы в гелиофизике», «Внешние воздействия на функционирование электронных систем», «Специальные вопросы космической радиофизики».

• Разработаны 8 учебных пособий, в том числе: «Оптические методы наблюдений в астрофизике», «Компьютерное моделирование физических процессов», «Молекулярная физика и термодинамика».
• Проведена конференция «The Lake Baikal Three Messenger Conference» (2016 г.).
• Проведены 6 научных школ: «International Scientific Baikal Summer School on Physics of Elementary Particles and Astrophysics (2014–2017 гг.), «Байкальская школа фундаментальной физики» (2015, 2017 гг.).

Организационные и инфраструктурные преобразования:

На базе лаборатории создан Тункинский астрофизический центр коллективного пользования (ТАЦКП) с уникальной установкой «Астрофизический комплекс МГУ-ИГУ для исследования космических лучей сверхвысоких энергий и транзиентных явлений в ближнем и дальнем космосе».

Другие результаты:

Лаборатория вносит существенный вклад в создание глубоководного нейтринного телескопа Baikal-GVD и Байкальский нейтринный проект, ведет широкий круг междисциплинарных исследований процессов в водной среде озера Байкал, подстилающей литосфере, атмосфере и ионосфере.

Сотрудничество:

• Туринский университет (Италия), Гамбургский университет, Институт Макса Планка (Германия), Институт космических наук (Румыния), Международная межправительственная научно-исследовательская организация «Объединенный институт ядерных исследований», Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ», Институт ядерной физики им. Г.И. Будкера Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирский национальный исследовательский государственный университет, Институт ядерных исследований Российской академии наук, Институт Земного магнетизма, ионосферы и распространения радиоволн им. Н.В. Пушкова Российской академии наук, Алтайский государственный университет (Россия): совместные исследования.

• Немецкий электронно-синхротронный центр, Институт технологий (Германия), Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, Научно-исследовательский институт ядерной физики имени Д. В. Скобельцына (Россия): совместные исследования, студенческие обмены.