Орловский школьник Ярослав Бутырин разрабатывает прототип модульного мюонного детектора на «Больших вызовах» в Сириусе

Фото: Департамент образования Орловской области

В этом году в юбилейной программе принимают участие более 400 начинающих исследователей со всей России — призеры и победители одноименного конкурса, а также юные ученые, отобранные благодаря своим академическим достижениям.

В числе участников проекта — орловский школьник Ярослав Бутырин. На научно-технологической программе «Большие вызовы» он вместе с командой разрабатывает прототип модульного мюонного детектора. Это специальное устройство, которое регистрирует особые космические частицы — мюоны. Ученые сравнивают их с космическим рентгеном для Земли. Их главная особенность заключается в удивительной способности: они могут замедляться при прохождении через вещество, благодаря чему можно оценить плотность объекта. Благодаря этому свойству мюоны способны «просвечивать» огромные объекты — горы, земные недра и другие природные образования. Это открывает перед исследователями уникальные возможности изучать внутреннюю структуру нашей планеты, находить полезные ископаемые и исследовать подземные слои, не нарушая целостности земной поверхности.

Проект курируют ученые Лаборатории ядерных проблем — одного из ключевых подразделений Объединенного института ядерных исследований (ОИЯИ). Модульный мюонный детектор — это действующая разработка ученых.

«В результате взаимодействия космических лучей с атмосферой возникают вторичные частицы в том числе мюоны, которые достигают поверхности Земли, активно взаимодействуют с веществами и способны проникать на значительную глубину. Именно эта особенность делает крайне важным их обнаружение и изучение. Для решения этой задачи мы разрабатываем специальный мюонный детектор. Такой прибор, в зависимости от задачи, устанавливают на открытой местности, на склонах гор, в шахтах или туннелях», — рассказал руководитель проекта, старший инженер Лаборатории ядерных проблем Объединенного института ядерных исследований Алексей Кузнецов.

Задача команды на программе — собрать корпус детектора и спаять его материнскую плату, а также запрограммировать платы так, чтобы они определяли направление пролета мюонов по совпадениям сигналов в парных сцинтилляторах. В рамках программы школьники под руководством ученых проведут и первые испытания — попробуют определить мюонный фон в горной местности недалеко от Образовательного центра «Сириус».

«В корпусе нашего устройства мы сделали 24 пары отверстий, расположенных друг напротив друга — это нужно, чтобы понимать направление движения мюона. В зависимости от наших задач мы можем гибко менять расположение сцинтилляторов и фотодетекторов в корпусе, что позволяет адаптировать детектор под конкретную задачу», — пояснил Ярослав.

Наработки, сделанные на программе, будут использованы специалистами уже для создания рабочего прибора.

Ярослав Бутырин обучается в бюджетном общеобразовательном учреждении Орловской области «Созвездие Орла», которое является ассоциированным партнером «Сириуса», а также проходит обучение в региональном центре по модели Сириуса «Созвездие Орла», принимает активное участие в олимпиадном движении.

Интерес к физике у него появился еще в дошкольном возрасте — благодаря папе, который привил сыну любовь к науке. Вместе они увлеченно занимались экспериментами: паяли электронные платы, собирали схемы и проводили различные опыты.

На программу проекта «Большие вызовы» он приехал, чтобы развить свои навыки в проектной деятельности.

Участники «Больших вызовов» в течение месяца работали в высокотехнологичных лабораториях Сириуса под руководством ведущих российских экспертов.

Проекты на программе — не учебные задания, а реальные задачи, которые стоят перед современной наукой. Они распределены по 12 тематическим направлениям: от генетики и биотехнологий до освоения Арктики и Мирового океана, от больших данных и искусственного интеллекта до космических технологий, экологии и изучения климатических изменений. Выбор направлений не случаен — они полностью соответствуют Стратегии научно-технологического развития России.