Sedan 1950-talet och början av ”rymd raset” har forskare vill öva astronomi och partikelfysik med hjälp av neutrinoer med hög energi. Djupt i de frusna ödemarkerna på Sydpolen kommer världens mest extrema teleskop att söka efter neutrino från vårt universums mest våldsamma astrofysiska källor.
Dessa omöjligt små partiklar kända som neutrinoer produceras genom sönderfallet av radioaktiva element och elementära partiklar såsom pioner. Till skillnad från fotoner eller laddade partiklar härrör neutrino från djupt i exploderande stjärnor, gammastrålbrast och kataklysmiska fenomen som involverar svarta hål och neutronstjärnor och gör sin väg genom vårt universum och undviker fångst och studier. Ingenting stoppar en neutrino ... Om det inte kraschar i en atom i isen.
När den sällsynta neutrinoen kolliderar med en atom i den ultratransparenta isen producerar den en muon som i sin tur strålar ut blått ljus. Genom att observera denna fluorescens kan forskaren sedan upptäcka muonens väg och i sin tur neutrinoens väg. Men den här typen av arbete kräver verkligen att se i mörkret - totalt mörker. Genom att använda jorden som en typ av teleskopoptiskt röraggregat, kan neutrinoer komma in i Nordpolen precis som fotoner kommer in i en primär objektivlinsa. När de interagerar med den rena, okontaminerade isen på jordens södra pol är det mycket som att nå ett teleskops sekundära optik. Jorden själv håller, som ett optiskt rör, bortflyktade fotoner bort och fluorescensen som produceras med muon kan sedan samlas in och studeras.
Så vad är allt väsen med neutrino? Säg projektet IceCube: ”Den grundläggande motivationen är att förstå vårt universum, specifikt vad som driver de mest energiska motorerna i kosmos och bränsle bombardemang av kosmiska strålar till jorden. Vi vill också förstå arten av Dark Matter. I slutet är de saker som vi är gjorda endast 4% av universums lager, medan Dark Matter är 23%. Det här är motivationer som dominerande drivs av nyfikenhet, av mänsklighetens dröm att förstå vårt ursprung, vår plats i kosmos och en långt framtid mycket bortom våra mänskliga horisonter. ”
Kort sagt, IceCube är ett coolt teleskop!
Detta material är baserat på arbete som stöds av National Science Foundation under Grant nr. OPP-9980474 (AMANDA) och OPP-0236449 (IceCube), University of Wisconsin-Madison. Foto av Daan Hubert / NSF
