Od lat 50. i początku „wyścigu kosmicznego” naukowcy chcieli ćwiczyć astronomię i fizykę cząstek za pomocą neutrin wysokoenergetycznych. Głęboko w zamarzniętych pustkowiach na Biegunie Południowym najbardziej ekstremalny teleskop na świecie będzie szukał neutrin z najbardziej gwałtownych źródeł astrofizycznych naszego Wszechświata.
Te niewiarygodnie małe cząsteczki zwane neutrinami powstają w wyniku rozpadu pierwiastków promieniotwórczych i cząstek elementarnych, takich jak piony. W przeciwieństwie do fotonów lub naładowanych cząstek, neutrina powstają z głębi eksplodujących gwiazd, rozbłysków gamma i kataklizmicznych zjawisk obejmujących czarne dziury i gwiazdy neutronowe i przemierzają nasz Wszechświat, wymykając się uchwyceniu i badaniu. Nic nie powstrzymuje neutrino… Chyba że zderzy się z atomem w lodzie.
Kiedy rzadkie neutrino zderza się z atomem w ultra-przezroczystym lodzie, wytwarza mion, który z kolei promieniuje niebieskim światłem. Obserwując tę fluorescencję, naukowiec może następnie wykryć ścieżkę mionu, a następnie ścieżkę neutrina. Ale ten rodzaj pracy naprawdę wymaga widzenia w ciemności - całkowitej ciemności. Wykorzystując Ziemię jako rodzaj zespołu tuby optycznej teleskopu, neutrina mogą dostać się do Bieguna Północnego tak samo, jak fotony wchodzą do głównej soczewki obiektywu. Kiedy wchodzą w interakcję z czystym, niezanieczyszczonym lodem na biegunie południowym Ziemi, przypomina to dosięgnięcie drugorzędnej optyki teleskopu. Sama Ziemia, podobnie jak tuba optyczna, trzyma zbłąkane fotony z dala, a fluorescencja wytworzona z mionem może być następnie zebrana i zbadana.
Więc o co tyle zamieszania w neutrinach? Powiedz Projekt IceCube: „Podstawową motywacją jest zrozumienie naszego Wszechświata, a konkretnie tego, co napędza najbardziej energetyczne silniki w kosmosie i napędza bombardowanie promieni kosmicznych na Ziemię. Chcemy także zrozumieć naturę Ciemnej Materii. Na koniec rzeczy, z których jesteśmy stworzeni, stanowią zaledwie 4% ekwipunku Wszechświata, podczas gdy Ciemna Materia wynosi 23%. Są to motywacje napędzane głównie przez ciekawość, marzenie ludzkości, by zrozumieć nasze pochodzenie, nasze miejsce w kosmosie i daleką przyszłość znacznie wykraczającą poza nasze ludzkie horyzonty ”.
Krótko mówiąc, IceCube to jeden fajny teleskop!
Niniejszy materiał jest oparty na pracach wspieranych przez National Science Foundation pod nr grantu OPP-9980474 (AMANDA) i OPP-0236449 (IceCube), University of Wisconsin-Madison. Zdjęcie Daan Hubert / NSF
