IceCube ( russisk: "Ice Cube" eller " Isterning ", udtales "IceCube") er et neutrinobservatorium bygget ved den antarktiske station Amundsen-Scott . Ligesom sin forgænger, AMANDA muon-neutrino-detektoren , er IceCube placeret dybt i den antarktiske is. I en dybde på 1450 til 2450 m placeres stærke "tråde" med påsatte optiske detektorer ( fotomultiplikatorer ). Hver "tråd" har 60 fotomultiplikatorer. Det optiske system registrerer muon Cherenkov-stråling høj energi, der bevæger sig i opadgående retning (det vil sige ud af jorden). Disse myoner kan kun produceres under samspillet mellem muon-neutrinoer, der har passeret gennem Jorden med elektroner og nukleoner af is (og et lag jord under isen, ca. 1 km tykt). Fluxen af myoner, der bevæger sig fra top til bund, er meget højere, men de produceres for det meste i de øvre lag af atmosfæren af kosmiske strålepartikler. Tusindvis af kilometer jordbaseret stof tjener som et filter, der afskærer alle partikler, der oplever stærk eller elektromagnetisk interaktion (myoner, nukleoner , gammastråler osv.). Af alle kendte partikler kan kun neutrinoer passere gennem Jorden. Selvom IceCube er placeret på Sydpolen, registrerer den således neutrinoer, der kommer fra himlens nordlige halvkugle.
Navnet på detektoren skyldes det faktum, at det samlede volumen af Cherenkov-radiatoren (is), der bruges i den i designkonfigurationen, når 1 kubikkilometer.
Konstruktionen af neutrinoteleskopet begyndte i 2005, da den første "tråd" med optiske detektorer blev nedsænket under isen. Året efter nåede antallet af filamenter 9, hvilket gjorde IceCube til det største neutrinoteleskop i verden. I løbet af de næste to sommersæsoner blev der installeret 13 og derefter 18 gevind med detektorer. Konstruktionen af observatoriet blev afsluttet i 2010 , da de sidste af de 5160 optiske moduler, som projektet sørgede for, indtog deres plads i tykkelsen af den antarktiske is [1] . Dataindsamlingen startede dog endnu tidligere. Den første neutrino-begivenhed blev registreret den 29. januar 2006.
Selvom designhastigheden for neutrino-detektion af detektoren er lav, er vinkelopløsningen ganske god. Inden for få år forventes det at kortlægge den højenergiske neutrinoflux fra den nordlige himmelhalvkugle.
Kollision af protoner med protoner eller med fotoner genererer normalt pioner elementarpartikler . En ladet pion henfalder hovedsageligt til en myon og en muon neutrino , mens en neutral pion normalt henfalder til to gammastråler . Potentielt kan neutrinofluxen falde sammen med gammastrålestrømmen for kilder som gammastråleudbrud og supernova-rester . Data fra IceCube-observatoriet, kombineret med data fra højenergiske gammastråledetektorer såsom HESS og MAGIC , vil hjælpe til bedre at forstå karakteren af disse fænomener.
I betragtning af observatoriets magt og placering har forskerne til hensigt at udføre en række eksperimenter designet til at bekræfte eller afkræfte nogle af strengteoriens påstande , især eksistensen af den såkaldte sterile neutrino .
Den 22. september 2017 registrerede detektoren IceCube-170922A-begivenheden, som er et myonspor dannet som et resultat af interaktion med is fra en ultrahøj-energi muon- neutrino (ca. 290 TeV ) , der ankom fra den nedre halvkugle [2] ] . Som et resultat af sammenligning af data om retningen og tidspunktet for ankomst af neutrinoer med observationer af andre astronomiske instrumenter (herunder gammastråler, røntgen, radio og optiske teleskoper), var det for første gang muligt at identificere kilden til ultrahøj -energi kosmiske neutrinoer. Det viste sig at være blazaren TXS 0506+056 , beliggende i stjernebilledet Orion i en afstand af omkring 4 milliarder lysår [2] . Direktøren for US National Science Foundation, som finansierer IceCube, Frans Cordova sagde om denne opdagelse: "Epoken med multikanalastronomi er kommet. Hver kanal - elektromagnetisk , gravitationsbølge og nu neutrino - hjælper os med at forstå universet på en endnu mere komplet måde, såvel som vigtige processer i de mest kraftfulde objekter på himlen " [3] .
I 2020-2021 Baseret på IceCube-data underbyggede russiske forskere genereringen af neutrinoer med energier fra 1 TeV af blazarer og fandt ud af, at ankomsten af sådanne neutrinoer er forbundet med udbrud af radioemission fra blazarer [4] . Ideen om at kontrollere præcis radioemissionen af kvasarer i retning af neutrino ankomst, og ikke den tidligere testede gammastråling, tilhører Yu. Yu. Kovalev [5] .
| Eksperimenter og detektorer i neutrinofysik | |
|---|---|
| Opdagelser |
|
| Drift | |
| Under opbygning |
|
| Lukket |
|
| Foreslået |
|
| Annulleret |
|