С 1950-х годов и начала «космической гонки» ученые хотели практиковать астрономию и физику элементарных частиц с использованием нейтрино высоких энергий. В глубине замерзших пустошей на Южном полюсе самый экстремальный телескоп в мире будет искать нейтрино из самых жестоких астрофизических источников нашей Вселенной.
Эти невероятно крошечные частицы, известные как нейтрино, образуются в результате распада радиоактивных элементов и элементарных частиц, таких как пионы. В отличие от фотонов или заряженных частиц, нейтрино происходят из глубины взрывающихся звезд, гамма-всплесков и катастрофических явлений, связанных с черными дырами и нейтронными звездами, и проникают в нашу Вселенную, избегая захвата и изучения. Ничто не останавливает нейтрино ... Если только он не врезается в атом во льду.
Когда редкое нейтрино сталкивается с атомом в ультрапрозрачном льду, он производит мюон, который в свою очередь излучает синий свет. Наблюдая за этой флуоресценцией, ученый может затем обнаружить путь мюона и, в свою очередь, путь нейтрино. Но этот вид работы действительно требует видеть в темноте - в полной темноте. Используя Землю в качестве типа оптической трубки телескопа, нейтрино могут проникать на Северный полюс так же, как фотоны попадают в основную линзу объектива. Когда они взаимодействуют с чистым, незагрязненным льдом на Южном полюсе Земли, это все равно, что достичь вторичной оптики телескопа. Сама Земля, подобно оптической трубке, удерживает рассеянные фотоны, и флуоресценция, создаваемая мюоном, может быть собрана и изучена.
Так что же такое шум вокруг нейтрино? Скажем, проект IceCube: «Основная мотивация - понять нашу Вселенную, в особенности то, что питает самые энергичные двигатели в космосе и способствует бомбардировке космических лучей на Землю. Мы также хотим понять природу Темной Материи. В конце концов, материал, из которого мы сделаны, составляет всего 4% от инвентаря Вселенной, тогда как Dark Matter - 23%. Это мотивы, в основном движимые любопытством, мечтой человечества понять наше происхождение, наше место в космосе и далекое будущее, намного превосходящее наши человеческие горизонты ».
Одним словом, IceCube - это крутой телескоп!
Этот материал основан на работе, поддерживаемой Национальным научным фондом в рамках грантов № OPP-9980474 (AMANDA) и OPP-0236449 (IceCube), Университет Висконсин-Мэдисон. Фото Даана Хьюберта / NSF
