В декабре этого года будут завершены работы по созданию новой нейтринной обсерватории IceCube - это крупнейшая обсерватория такого рода, которая займет километровые пространства под антарктическим льдом. С подробностями - Аmerican Institute of Physics Release.
Обсерватория IceCube создается уже два десятилетия. В статье, которую недавно опубликовал один из журналов Американского института физики, посвященный инструментарию современной науки (American Institute of Physics, Review of Scientific Instruments), дается подробное описание как самой обсерватории, так и ее оборудования и научной миссии. Главной целью обсерватории IceCube, в некотором роде задачей-максимум, является обнаружение источников космических лучей, которые состоят из ускоренных до высоких энергий элементарных частиц и ядер атомов. “Спустя почти столетие после открытия (идущих из космоса лучей) мы все еще не знаем, откуда исходят эти высокоэнергичные частицы, бомбардирующие Землю, и где они взяли свою немыслимую энергию”, - говорит научный руководитель проекта IceCube профессор физики Университета штата Висконсин в Мэдисоне (University of Wisconsin in Madison) Френсис Хальцен (Francis Halzen). На всем пути следования космических лучей нейтрино - единственная частица, которая сопровождает их заряженные частицы, не меняя направления своего движения, не распадаясь и не поглощаясь межзвездной средой. А потому это единственная частица, пригодная для исследований источников частиц сверхвысоких энергий на космических расстояниях. Нейтрино образуются при радиоактивном распаде и являются самыми распространенными - после частиц света - частицами во Вселенной.
Космические нейтрино, которые обладают высокими энергиями, возникают в самых жестких условиях, таких как взрывы звезд и всплески гамма-лучей. Поскольку у нейтрино нет электрического заряда, а также ощутимой массы, а с материей они взаимодействуют очень слабо, то триллионы нейтрино пронизывают все вокруг, включая нас, оставаясь незамеченными. В чрезвычайно редких случаях нейтрино может попасть в атомное ядро, и тогда в толще льда родится частица под названием “мюон”, ее выдаст черенковское излучение, регистрируемое оптическими сенсорами. IceCube будет регистрировать черенковское излучение заряженных частиц, образованных при попадании нейтрино в ледяную среду, используя 5160 таких сенсоров, расположенных в 80 вертикальных “струнах”, проходящих на глубине от 1450 до 2450 метров и являющихся фотоумножителями. Конечный объем детектора - более 1 кубического километра. Анализ данных от фотоумножителей позволит ученым определять направление и энергию нейтрино, которое образовало мюон. Наиболее важные данные из лаборатории IceCube на южном полюсе через один из спутников НАСА (TDRSS) будут отправляться в Университет Висконсина, в центр хранения данных в Мэдисоне. Как отмечает Хальцен, “IceCube полностью оптимизирован по размерам для приобретения чувствительности к тончайшим потокам нейтрино, которые помогут выявить источники космических лучей и природу частиц темной материи”. Чем неуловимее частицы, тем больше и мощнее должен быть детектор для их регистрации.