"Ice Cube" etsii alkoholipartikkeleita

Neutrino-kaukoputki IceCube saavuttaa tärkeän virstanpylvään

Ilmapalloja jää alla - IceCube / Steve Yunck
lukea ääneen

Yhden kuutiometrin kokoisen neutriinoteleskoopin IceCube-yksikön asettaminen etelänavan jään päälle saavutti ensimmäisen virstanpylvään: Antarktiksen ankarissa työolosuhteissa kansainvälinen tutkijoiden, insinöörien ja teknikkojen ryhmä onnistui saamaan ensimmäisen tärkeän osan teleskoopista pysyvässä jäässä. asenna: pitkä matka 60 optisella ilmaisimella lasketaan 2, 4 kilometrin reikään jäässä.

Valmistuttuaan 272 miljoonan dollarin kaukoputki, jossa on yhteensä noin 70 näistä "jousista", on suurin koskaan rakennettu tieteellinen instrumentti. IceCube: n tavoitteena on havaita aavemaiset, korkeaenergiset hiukkaset avaruuden syvyyksistä, joita kutsutaan kosmisiksi neutriinoiksi. Tämä avaa uuden ikkunan avaruuteen tutkijoille ja antaa heille mahdollisuuden löytää kosmisen säteilyn salaperäiset alkuperät.

Kansainvälinen yhteistyö

IceCube on kansainvälinen yhteistyöhanke, johon osallistuu yli 20 tutkimusorganisaatiota Yhdysvalloista, Saksasta, Ruotsista, Belgiasta, Alankomaista, Isosta-Britanniasta, Japanista ja Uudesta-Seelannista. Saksasta nämä ovat DESY-tutkimuskeskus, jonka sijaintipaikka on Zeuthen lähellä Berliiniä, sekä Berliinin, Dortmundin, Mainzin ja Wuppertalin yliopistot. Suurimman osan kaukoputkesta ja sen rakenteesta rahoittaa Kansallinen tiedesäätiö (NSF). Eurooppalaisten kumppaneiden osuus on 30 miljoonaa dollaria.

Tiivistä yhteistyötä tekemällä, DESY ja saksalaiset yliopistot tuottavat ja toimittavat yli neljänneksen noin 4200 optisesta moduulista, jotka asennetaan Etelämantereen jäähän seuraavan kuuden vuoden aikana. 1300 näistä lentopallokokoisista lasipalloista, joista jokainen sisältää erittäin herkän valonilmaisimen ja sen hienostuneen elektroniikan, rakennetaan ja testataan DESY: ssä Zeuthenissa. "Ensimmäisessä IceCuben hakkurissa, joka laskettiin onnistuneesti jäähän tammikuun lopussa, on Zeuthenissa jo valmistettu kahdeksan optista moduulia", kertoo fyysikko Rolf Nahnhauer, joka vastaa moduulien tuotannosta DESY: llä.

Jousen asentamiseksi jouduttiin poraamaan 2, 4 kilometrin syvä reikä Etelämantereen jäähän uudella kuumavesiporauksella. "Ilmaisimet jäätyvät sitten paikalleen jäällä", selittää Nahnhauer. "Ensimmäinen merkkijono toimii hienosti, hakkuulaitteen ja pintasäiliöiden tiedot on jo siirretty pohjoiselle pallonpuoliskolle." Näyttö

Kosminen säteily vangittu

IceCube-kaukoputki etsii etelänavan kristallinkirkkaaa jäätä etsien jälkiä korkeaenergisista kosmisista neutriinoista - aavemaisista hiukkasista, jotka syntyvät massiivisissa kosmisissa tapahtumissa, kuten törmäävät galaksit, kaukana olevat mustat aukot, kvaasarit ja muut ilmiöt maailmankaikkeuden laajuudessa. Kosminen säteily, joka koostuu suurelta osin protoneista, todennäköisesti syntyy myös tällaisissa tapahtumissa. Mutta avaruudessa olevat magneettikentät häiritsevät protoneja, joten tutkijat eivät voi jäljittää kiertoradaltaan takaisin lähtöpaikkaansa. Toisaalta kosmiset neutriinot voivat kulkea miljardeja valovuosia avaruudessa ilman, että tähdet, galaksit ja tähteiden väliset magneettikentät absorboivat niitä tai häiritsevät niitä.

Tämän ominaisuuden perusteella tutkijat lupaavat ainutlaatuista tietoa varhaisesta maailmankaikkeudesta ja siinä tapahtuneista valtavista tapahtumista. Mutta tämä "aavemaisuus" tekee kosmisten neutriinojen todistamisen erittäin vaikeaksi. Vain muutaman niistä havaitsemiseksi tarvitaan jättimäisiä ilmaisimia, jotka on rakennettava syvälle pinnan alapuolelle, jotta ne ammutaan häiritsevää taustavaloa, kuten valoa tai normaalia kosmista säteilyä, vastaan ovat suojattuja.

Suurin hiukkasten ilmaisin maailmassa

Yhden kuutiokilometrin ilmaisutilavuudella IceCubeista tulee suurin koskaan rakennettu hiukkasilmaisin. Se varjoittaa kaikki olemassa olevat neutriinoilmaisimet: IceCube on 30 kertaa suurempi kuin Antarktinen muoni- ja neutrinodetektoriryhmä AMANDA, jonka ympärille se on asennettu. Vaikka AMANDA on jo 30 kertaa suurempi kuin kuuluisa neutriinoilmaisin Super Kamiokande, joka vie tietoja japanilaisen kaivoksen alueella. Vuodesta 1997 lähtien AMANDA on jo rekisteröinyt yli 4000 neutriinoa. Toistaiseksi näiden neutriinojen taivaankartassa ei kuitenkaan ole mitään selkeää näyttöä maan ulkopuolelta peräisin olevista neutriinoista, joten uskotaan, että suurin osa niistä on peräisin maapallon ilmakehän ydinreaktioista.

Tutkijat toivovat löytävänsä IceCuben avulla selviä jälkiä neutriinoista etäisistä kosmisista tapahtumista. "Tapahtumaluettelo, jonka toivomme löytävän IceCuben avulla, on pitkä, aina neutriinoista valtavista kosmisista hiukkaskiihdyttimistä tumman aineen merkkeihin, jotka täyttävät maailmankaikkeuden", selittää. Christian Spiering DESY: stä, AMANDA: n eurooppalainen edustaja ja yksi IceCube-tiimin vanhemmista jäsenistä. "Mutta tietysti toivomme, että meidän tapauksessamme juuri niin tapahtui melkein aina, kun uusi ikkuna aukesi tarkkailemaan maailmankaikkeutta - että näemme jotain uutta, jotain mitä emme voi edes kuvitella tänään. "

Kun IceCube-tiimin oli ensin perustettu koko projekti S dpoliin, asetettava laitteet pinta-alalle ja testattava uusi tehokas pora, he pysyivät vuoden ajan Kaiken kaikkiaan Etelämantereen kesällä oli vain kaksi viikkoa porata ensimmäinen reikä jään päälle ja antaa ensimmäisen narun alas. Tavoitteena on porata reikiä kymmenelle tai useammalle kielelle seuraavan vuoden noin puolen kolmen kuukauden kesäjakson aikana seuraavan vuoden aikana asentaa.

(Saksan elektronisynkrotroni DESY, 17.02.2005 - NPO)