IceCube není obyčejný teleskop, jakých je na světě bezpočet. Namísto světla či elektromagnetického záření využívá ke své činnosti neutrin.
Co je to Neutrino?Je to "trochu" složitější. Neutrino (a antineutrino) je elementární částice ze skupiny leptonů. Vzniká při jaderných reakcích, které zahrnují beta rozpad a patří mezi fermiony. Jeho hmotnost je velmi malá ve srovnání s většinou elementárních částic. Poslední experimenty však ukazují, že je nenulová. Jeho elektrický náboj je nulový. Nepůsobí na něj ani silná ani elektromagnetická interakce, ale jen slabá interakce a velmi slabě také gravitace. Zdroj: Wikipedia.cz |
Observatoř uprostřed ledu
Zatímco běžné teleskopy míří svými čočkami či anténami směrem k nebi, IceCube se skrývá hluboko pod příkrovy věčného sněhu a ledu. Observatoř tvoří 5160 optických senzorů umístěných na 86 lanech, která jsou zavěšena v 86 dírách vyvrtaných do ledu. Místy sahají až do hloubky 2,5 km pod antarktický povrch.
Neutrina s ostatními hmotnými částicemi reagují velmi zřídka. Každou sekundu procházejí našimi těly či celou Zeměkoulí miliardy neutrin, aniž by po sobě zanechaly nějaké stopy.
Titěrné pravděpodobnosti srážek neutrin s běžnou hmotou je proto při jejich hledání nutné vyvážit obrovským množstvím materiálu, ve kterém hodláme neutrina detekovat. To má za následek, že Ice Cube je jedním z největších detektorů, které kdy člověk postavil. Objem celého zařízení činí kilometr krychlový.
Nosná lana se senzory vyplňují prostor v hloubce mezi 1450 až 2450 metry, kde vládne absolutní tma. Kvalita ledu v těchto hloubkách splňuje ty největší nároky. Led je zde dokonale čistý a průhledný, což by mělo citlivým optickým senzorům umožnit zachytávat kratičké záblesky charakteristického modrého světla, Čerenkovova záření, které vzniká při srážkách vysokoenergetických neutrin s jádry atomů vody v ledu.
Neutrina
Neutrina jsou elektricky neutrální částice, spolu s elektrony patří do skupiny leptonů. Ve srovnání s ostatními elementárními částicemi mají velmi malou hmotnost, ne však úplně rovnou nule, jak se donedávna spekulovalo, což ostatně potvrdily poslední experimenty.
Působí na ně jen slabá interakce a velmi slabě též gravitace, elektromagnetickou a silnou sílu vůbec nevnímají. Teoretičtí fyzici rozlišují tři druhy neutrin: elektronové, mionové a tauonové neutrino, které se mezi sebou mohou měnit jedno v druhé.
Hodně neutrin pochází ze Slunce. Ostatní mají původ buď v kosmickém záření, které neustále bombarduje zemský povrch, nebo v kosmických dálavách, kde jejich zdrojem často bývají bouřlivé vesmírné úkazy, jakými jsou výbuchy supernov či černé díry.
Kvůli jejich mizivé schopnosti interakce s běžnou látkou je jejich detekce velice náročná. Právě proto bývají neutrinové detektory tak rozměrné.
Vrtání horkou vodou
Technici a projektanti museli při výstavbě teleskopu překonat mnoho technologických obtíží, spojených zejména s přesností a hloubkou vrtů. Nakonec si ale vybrali možná poněkud překvapivé, ale velmi účinné řešení: vrtání do ledu horkou vodou.
Speciální vrtné zařízení využívající místo klasického vrtáku proud horké vody navrhli odborníci z Wisconsinské univerzity, která rovněž působila jako koordinátor většiny přípravných prací na IceCube. Vrtací souprava se ukázala být neobyčejně výkonná, do hloubky dvou kilometrů se dostala za pouhé dva dny, přičemž vyvrtané otvory byly naprosto hladké a čisté.
Neutrinová astronomie
Možnost využití neutrin pro astronomická pozorování si uvědomili fyzici již v 50. letech minulého století, krátce po experimentálním potvrzení jejich existence.
Na rozdíl od světla procházejí látkou v podstatě beze změny, což z nich činí jedinečný nástroj ke zkoumání vzdálených kosmických jevů a událostí, tj. od výbuchů supernov přes neutronové hvězdy až po černé díry.
Zdroj: icecube.wisc.edu
