IceCube ( rusky: "Ice Cube" nebo " Ice Cube ", vyslovováno "IceCube") je neutrinová observatoř postavená na antarktické stanici Amundsen-Scott . Stejně jako jeho předchůdce, detektor AMANDA mion-neutrino , je IceCube umístěn hluboko v antarktickém ledu. V hloubce 1450 až 2450 m jsou umístěny silné „nitky“ s připojenými optickými detektory ( fotonásobiče ). Každé "vlákno" má 60 fotonásobičů. Optický systém registruje Čerenkovovo záření vysokoenergetických mionů pohybujících se vzhůru (tedy z podzemí). Tyto miony mohou vznikat pouze při interakci mionových neutrin, která prošla Zemí s elektrony a nukleony ledu (a vrstvou půdy pod ledem o tloušťce asi 1 km). Tok mionů pohybujících se shora dolů je mnohem vyšší, ale většinou jsou produkovány v horních vrstvách atmosféry částicemi kosmického záření. Tisíce kilometrů pozemské hmoty slouží jako filtr, který odřízne všechny částice, které zažívají silnou nebo elektromagnetickou interakci (miony, nukleony , gama záření atd.). Ze všech známých částic mohou Zemí procházet pouze neutrina. Přestože se IceCube nachází na jižním pólu, detekuje neutrina přicházející ze severní polokoule oblohy.
Název detektoru je způsoben tím, že celkový objem v něm použitého Čerenkovova radiátoru (ledu) v konstrukční konfiguraci dosahuje 1 kubický kilometr.
Stavba neutrinového dalekohledu začala v roce 2005, kdy bylo pod led ponořeno první „vlákno“ s optickými detektory. Následující rok dosáhl počet vláken 9, což z IceCube udělalo největší neutrinový dalekohled na světě. Během následujících dvou letních sezón bylo instalováno 13 a poté 18 závitů s detektory. Stavba observatoře byla dokončena v roce 2010 , kdy poslední z 5160 optických modulů poskytovaných projektem zaujalo své místo v tloušťce antarktického ledu [1] . Sběr dat však začal ještě dříve. První neutrinová událost byla zaregistrována 29. ledna 2006.
Přestože návrhová rychlost detekce neutrin detektorem je nízká, úhlové rozlišení je docela dobré. Očekává se, že během několika let zmapuje vysokoenergetický tok neutrin ze severní nebeské polokoule.
Srážkou protonů s protony nebo s fotony obvykle vznikají elementární částice pionů . Nabitý pion se rozpadá hlavně na mion a mionové neutrino , zatímco neutrální pion se obvykle rozpadá na dvě gama paprsky . Potenciálně by se tok neutrin mohl shodovat s tokem gama záření pro zdroje, jako jsou gama záblesky a zbytky supernov . Data z observatoře IceCube v kombinaci s daty z vysokoenergetických detektorů gama záření, jako jsou HESS a MAGIC , pomohou lépe porozumět podstatě těchto jevů.
Vzhledem k síle a umístění observatoře mají vědci v úmyslu provést řadu experimentů, které mají potvrdit nebo vyvrátit některá tvrzení teorie strun , zejména existenci takzvaného sterilního neutrina .
Dne 22. září 2017 detektor zaregistroval událost IceCube-170922A, což je mionová stopa vytvořená jako výsledek interakce s ledem ultravysokoenergetického mionového neutrina (asi 290 TeV ) , které dorazilo z nižší polokoule [2 ] . V důsledku srovnání údajů o směru a době příchodu neutrin s pozorováním jiných astronomických přístrojů (včetně gama, rentgenových, rádiových a optických dalekohledů) bylo poprvé možné identifikovat zdroj ultravysokých -energetická kosmická neutrina. Ukázalo se, že jde o blazar TXS 0506+056 , který se nachází v souhvězdí Orion ve vzdálenosti asi 4 miliard světelných let [2] . Ředitel americké National Science Foundation, která financuje IceCube, Frans Cordova o tomto objevu řekl: „Nastala éra vícekanálové astronomie. Každý kanál – elektromagnetická , gravitační vlna a nyní neutrino – nám pomáhá porozumět vesmíru ještě úplněji, stejně jako důležité procesy v nejmocnějších objektech na obloze“ [3] .
V letech 2020-2021 Na základě dat IceCube ruští vědci doložili generování neutrin s energiemi od 1 TeV blazary a zjistili, že příchod takových neutrin je spojen s výbuchy rádiové emise z blazarů [4] . Myšlenka přesně prověřit radiovou emisi kvasarů ve směrech příchodu neutrin a ne dříve testované gama záření má Yu.Ju.Kovalev [5] .
| Experimenty a detektory ve fyzice neutrin | |
|---|---|
| Objevy |
|
| Provozní |
|
| Ve výstavbě |
|
| ZAVŘENO |
|
| Doporučeno |
|
| Zrušeno |
|