Vědci budují na jižním pólu neutrinový teleskop

Básník by je mohl poeticky nazvat kosmickým prachem nebo přeludy z vesmíru. Ale astrofyzik vám řekne, že neutrina jsou poslové z vesmíru, přinášející informace o takových kosmických událostech, jako jsou explodující hvězdy a srážející se galaxie.

Až bude nový teleskop v několika dalších letech dokončen, Ice Cube poskytne nový pohled na nebe a na některé z nejvíce vzdálených událostí ve vesmíru.

Teleskop, který se staví už plné tři roky, je výsledkem mezinárodního spolupráce více než 20 institucí. Projekt je především financován americkou National Science Foundation, přispívají ale také Belgie, Německo, Japonsko a Švédsko, peníze plynou i od amerického ministerstva energetiky a Wisconsin Alumni Research Foundation.

Vedoucí institucí projektu je podle serveru ScienceDaily Universita Wisconsin, která spolupracuje s Delawarskou univerzitou a několika dalšími univerzitami v různých zemích. Na projektu pracuje především 16 vědců a techniků z katedry fyziky a astronomie Univerzity Wisconsin a jejího přidruženého výzkumného centra, Bartol Research Institute.

Optické detektory IceCube jsou rozmístěny v hlubinných vrtech v antarktickém ledu a jsou uloženy v hloubce 750 metrů a jeden a půl kilometru. "IceCube je už teď největší neutrinový teleskop, ačkoliv je dokončený z méně než poloviny," tvrdí vedoucí projektu Thomas Gaisser. ""Jeho cílem je užít neutrina pro nové sondování vysokoenergetických astrofyzikálních procesů a k odhalení jejich vnitřních mechanismů, které jsou obyčejným teleskopům, používajícím světla a dalších vlnových délek elektromagnetického spektra, skryty."

Až bude teleskop za několik dalších let dokončen, má se skládat z více než 70 řetězců, každý z nich bude obsahovat 60 optických detektorů, zamrzlých v antarktické ledové vrstvě. Práce v krutém polárním prostředí není zrovna lehká. V průměru trvá speciálně navrženému vrtáku, užívajícímu horkou vodu, 48 hodin – tedy celé dva celé dny – než vyvrtá díru pro umístění jednoho ze sofistikovaných senzorů řetězce. Jakmile jsou díry vyvrtány, začne do nich tým vývojářů spouštět řetězec 60 optických detektorů. Rozmístění jednoduchého řetězce zabere 11 hodin a několik dnů poté voda v díře opět zamrzne.

Pak na vrcholu každého z hluboko uložených ledových řetězců instalují vědci a technici Ice Top -- dva tanky vody o objemu přibližně 2,5 hl, každý z nich obsahuje dva optické detektory. Vědci doufají, že detekováním stejných událostí z IceTop a hlubinných detektorů IceCube dostanou novou informaci o zdroji nejenergetičtějších částic v přírodě. Zároveň povrchové detektory pomáhají IceCube potlačit rušení pozadí způsobené kosmickým zářením. Toto rušení zeslabuje signály z procházejícíh neutrin.

Jak teleskop IceCube pracuje? Každý optický detektor umístěný v ledu je vlastně počítač a zároveň systém pro příjem dat, jehož srdcem je fotonásobič, zařízení detekující jednotlivé fotony, tedy částice světla. Jak neutrino prochází ledem, občas se srazí s jeho molekulami. Tato srážka generuje jiné částice, zvané miony, které vytvářejí při průchodu ledem záblesk světla. Optické detektory tento záblesk světla zachytí a označí jej přesným časovým kódem. Informace je pak směrována do IceCube Lab na povrchu , kde může být cesta neutrina zrekonstruována a vědci mohou vypátrat odkud částice přišla, možná z explodující hvězdy nebo černé díry.

"Nyní analyzujeme data získaná během roku 2006 z 32 IceTop tanků a devíti IceCube řetězců -- celkem tedy ze 604 digitálních optických jednotek," říká Gaisser. "Za uplynulý rok jsme k IceCube přidali 13 dalších řetězců a 20 tanků a detektor dokončíme během příštích tří nebo čtyř let. Mezitím, v tomto a příštím roce, očekáváme zveřejnění prvních vědeckých výsledků, a doufáme v nové objevy ještě před tím, než bude detektor kompletní," vysvětluje Thomas Gaisser.