|
Эксперимент готов раскрыть тайны Вселенной
|
|
|
|
Название "IceCube" не только служит названием эксперимента, но и описывает его внешний вид. Встроенная в прозрачный лед Южного полюса трехмерная сетка из более чем 5000 чрезвычайно чувствительных световых датчиков образует гигантский куб объемом в один кубический километр. Это уникальное устройство служит обсерваторией для обнаружения нейтрино, наиболее сложных для обнаружения элементарных частиц.
|
|
|
|
Чтобы обнаружить нейтрино, они должны взаимодействовать с веществом, создавая заряженные частицы, свет которых можно измерить. Эти измерения освещенности могут быть использованы для получения информации о свойствах нейтрино. Однако вероятность взаимодействия нейтрино с веществом крайне мала, поэтому они обычно проходят сквозь него, не оставляя следа, что значительно затрудняет их обнаружение.
|
|
|
|
По этой причине для повышения вероятности взаимодействия требуется большой объем детектора, и для обнаружения таких редких взаимодействий решающее значение имеют самые современные технологии.
|
|
|
|
Основной принцип работы IceCube заключается в обнаружении света, который образуется при взаимодействии нейтрино со льдом. IceCube действует как телескоп, который "видит" нейтрино. Этот характерный синий черенковский свет проникает сквозь лед и регистрируется датчиками, называемыми цифровыми оптическими модулями (DOM). Используя эти измерения, исследователи могут восстановить энергию и направление первоначального нейтрино.
|
|
|
|
|
|
|
С 2010 года нейтринная обсерватория IceCube занимается поиском высокоэнергетических нейтрино из космоса. За последние годы она уже позволила получить важные сведения о природе этих частиц и источниках этих высокоэнергетических нейтрино во Вселенной. Например, это позволило впервые заглянуть внутрь активной галактики.
|
|
|
|
Недавно завершенная модернизация обсерватории позволит получить еще больше информации о свойствах нейтрино и о космосе.
|
|
|
|
Ученые из рабочей группы профессора доктора Себастьяна Безера из Института физики и кластера передового опыта PRISMA++ Университета Йоханнеса Гутенберга в Майнце (JGU) являются частью сотрудничества IceCube. Сотрудничество было представлено в JGU с 1999 года, первоначально под руководством профессора доктора Лутца Кепке.
|
|
|
|
"В Майнце мы в первую очередь исследуем нейтрино в нижней части энергетического спектра, обнаруживаемые IceCube, такие как нейтрино, образующиеся в атмосфере или при взрывах сверхновых. Их трудно обнаружить, но они также могут дать нам новое представление о свойствах самих нейтрино", - объясняет Безер.
|
|
|
|
Основная система IceCube состоит из 86 цепочек датчиков, встроенных в лед с интервалом в 125 метров. В рамках модернизации IceCube в период с декабря 2025 по январь 2026 года было установлено шесть новых цепочек. Это позволило добавить более 650 современных фотодетекторов и калибровочных устройств к существующему детектору IceCube.
|
|
|
|
Новые приборы улучшат наше понимание того, как свет, испускаемый в результате взаимодействия нейтрино во льду, распространяется через детектор. Благодаря более высокой плотности приборов экспериментаторы теперь могут измерять сигналы при более низких энергиях, которые ранее были недостижимы.
|
|
|
|
Это повышает "резкость" телескопа, делая его более чувствительным к свойствам нейтрино. Кроме того, более высокое разрешение, достигнутое в результате обновления, также может быть применено ретроактивно к данным, уже собранным и сохраненным в течение первых десяти лет работы IceCube, что приводит к немедленному и значительному улучшению.
|
|
|
|
Инновационный тип модуля
|
|
|
|
Новые компоненты обновления также включают девять оптических модулей со сдвигом длины волны (WOMS) - инновационных детекторов, специализирующихся на ультрафиолетовом излучении.
|
|
|
|
"С помощью IceCube мы хотим измерить черенковский свет. Этот свет имеет большую ультрафиолетовую составляющую, которую DOM не может измерить. Это означает, что большая часть света, образующегося при взаимодействии нейтрино, теряется, поскольку датчики недостаточно чувствительны к нему", - объясняет Леа Шликман, аспирантка из группы Безера и человек, который в первую очередь отвечает за создание этих модулей.
|
|
|
|
"В WOMS есть трубка, покрытая специальной краской, изменяющей длину волны. Когда ультрафиолетовые фотоны попадают в эту трубку, их длина волны смещается в видимый диапазон, и затем они направляются на так называемые фотоумножители, где их обнаруживают".
|
|
|
|
Датчики WOMS были разработаны, изготовлены и протестированы в Майнце в сотрудничестве с исследовательскими группами из Вупперталя и Мэдисона при дополнительной поддержке из Уппсалы и Берлина. Эти первые модули служат доказательством их эффективности и результатов измерений ультрафиолетового излучения Черенкова во льду.
|
|
|
|
"В будущем WOMs смогут предоставить чрезвычайно важную информацию о нейтрино и их происхождении во Вселенной. Они были бы особенно пригодны для обнаружения нейтрино, образующихся в результате взрыва сверхновой, наблюдать за которыми было бы чрезвычайно интересно", - говорит Шликманн.
|
|
|
|
Помимо своего вклада в разработку аппаратного обеспечения детектора, Шликманн также была частью первой группы исследователей, которым было разрешено отправиться на Южный полюс для работы над модернизацией IceCube. Там она не только в последний раз протестировала WOMS перед их установкой на льду, но и помогала выполнять все виды работ, необходимых для успеха миссии — от уборки снега лопатами и оборудования для расчистки до тестирования и загрузки первых 300 модулей.
|
|
|
|
Источник
|
