Annons

Neutrinoteleskop letar subatomära partiklar i Antarktis

Med "IceCube" Neutrino Observatory studerar forskare fysikaliska egenskaper hos mörk energi och mörk materia. Sensorerna är begravda under två kilometer tjock is. Analog Devices berättar i ett pressmeddelande om hur deras dataomvandlare och förstärkare används i världens största teleskop vid Sydpolen för att leta efter de minsta subatomära partiklarna som mänskligheten känner till.

Det innovativa, underjordiska projektet bär namnet IceCube och använder en kubikmeter av ren, transparent is vid Sydpolen som teleskopiskt "fönster" eller partikeldetektor för att i universum söka efter dess minsta partiklar som kallas för neutrinos (Se filmer och animationer om IceCube och hur det fungerar). Neutrinon är subatomära partiklar som produceras genom sönderfall av radioaktiva element och elementarpartiklar och vilka inte har någon elektrisk laddning. Neutrinon rör sig nästan med ljusets hastighet och är så små att de kan tränga igenom fast materia utan att kollidera med atomerna i materialet. Om neutrinon kolliderar med en atom strålas ljusenergi ut och denna ljusenergi kan hjälpa forskare att bestämma dessa subatomära partiklars existens och deras riktning.
IceCube ska söka efter neutrinon som härstammar från de mest våldsamma astrofysiska källorna som exploderande stjärnor, strålningsutbrott, så kallade gamma ray burst, och kataklysmiska fenomen som exempelvis svarta hål och neutronstjärnor. IceCube teleskopet är ett kraftfullt verktyg för att leta efter mörk materia och det kan avslöja nya fysikaliska processer som står i samband med tillkomsten av dessa mystiska partiklar med den högsta energinivå som vi känner till.
IceCube använder Antarktis isskikt som världens största instrumenterade volym av is och vatten. Neutrinos som passerar genom istäcket kolliderar med atomer och skapar blått ljus som kan registreras av IceCubes digitala optiska moduler (DOMS).
Analog Devices omvandlare och förstärkare är installerade i mer än 5000 av dessa moduler. De är tryckfasta glaskulor med en diameter på 13 tum är ansluten till en kabel och befinner sig på mellan 1,5 och 2,5 km djup. Under de närmaste 25 åren kommer de att vara inbäddade i isen och överföra experimentdata om partikelkollisioner som de registrerar.
"Vi behövde pålitliga produkter med låg energiförbrukning som uppfyller kraven och kan leverera den långa livslängd som detta projekt kräver, särskilt på de optiska modulernas huvudkort. Konstruktionsteam vid Lawrence Berkeley National Laboratory (LBNL) och University of Wisconsin-Madison använde ADI dataomvandlare och förstärkare som passar för våra behov och krav" sa Jerry Przyblski, LBNL design engineer.
"Vi använde ADI produkter som analog/digital omvandlare, digital/analog omvandlare och förstärkare, i DOMS och kommunikationssystemet. Hittills har IceCubes forskare samlat in data som motsvarar DOM-drifttider under flera tusen år".
Konstruktionen av det underjordiska IceCube teleskopet kommer att färdigställas under 2011. The National Science Foundation gav University of Wisconsin uppdraget att vara ansvarig för byggnationen av IceCube. Projektet är ett samarbete mellan forskare från hela världen, bland annat Belgien, Tyskland, Nederländerna, Schweiz, Japan Storbritannien, Nya Zeeland och Sverige.
För att installera dessa DOMS skjuter en vattenborr med ett tryck på ungefär 70 bar ungefär 0,75 m3 vatten med en temperatur på knappt 90°C in i isen för att smälta den och på så sätt skapa ett 1 till 2 km djupt "borrhål" i den Antarktiska isen. När dessa hål i isen har öppnats sänks kablar, på vilka 60 DOMS för detektering av neutrions är fästa, ner i den smälta ismassan. Isen fryser på nytt inom ca 24 timmar och packar in modulerna med dess omvandlare och förstärkare i en miljö med temperaturer som ligger på mellan -20°C till -30°C. De sista sju hålen kommer att borras under nästa år. Projektet kommer då att omfatta totalt 86 ishål med vardera 60 DOMS.
Här finns en video som visar DOMS inpackade i IceCubes Deepcore: http://gallery.icecube.wisc.edu/external/movies/DeepcoreAnimation_reduced.mov.html

 

Comments are closed.